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单片机系统中红外通信接口的设计
在许多基于单片机的应用系统中,系统需要实现遥控功能,而红外通信则是被
采用较多的一种方法。一般市场上的遥控器协议简单、保密性不强、抗干扰能力较
弱。这里,我们介绍一种基于字节传输的红外遥控系统,可以适合于各种复杂的应
用场合。
红外通信的基本原理
红外通信的基本原理是发送端将基带二
进制信号调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。常用的有通
过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实
现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。本系统采用的为脉时调制方法。数据比
特的传送仿照不带奇偶校验的RS232通信,首先产生一个同步头,然后接着8位数据
比特,如图1所示。
硬件电路设计
复费率电能表系统可分为手持遥控
器和复费率电能表两部分。手持遥控器为发射部分,其基本电路如图2所示。采用
塑封的SE303ANC-C发射二极管,波长为940nm。CPU按照协议规定导通或截止发射二
极管,从而产生特定频率的发射信号,这里选用的频率为38.9kHz。复费率电能表
红外接收部分的基本电路如图3所示。接收管采用日本光电子公司的PIC-12043,其
接收频率为37.9kHz,它直接将37.9kHz的调制信号解调为基带信号,提供给接收
CPU。该芯片接收灵敏度高,性能稳定。其基本工作过程为:当接收到37.9kHz信
号时,输出低电平,否则输出为高电平。电能表部分采用的是51系列单片机,以中
断方式检测接收信号。这里的非门对接收信号起整形作用。
软件设计
发射部分的程序相对来说非常简单,主要是产生不同时间间隔的37.9kHz脉冲串信
号去控制发射管的通断。在发射端,CPU不断扫描键盘,一旦发现有键按下,即启
动发射子程序将相应的数值发送出动。在我们的设计中,采用的是4×4的小键盘,
正好和0~F编码对应,为了提高可靠性,采用最简单的纠错编码——将
每位数重复发送一次,即和键盘数字对应的编码为00~FF。这样,一个键值要发送
8比特。接收端接收满8比特信号后,再进行纠错处理,不正确的编码认为无效。收
足规定的号码后,即调用号码分析程序进行处理。当每收到一个脉冲串信号后即启
动一个定时器。下次中断发生时,通过定时器的计数值判断是0还是1。如果定时器
溢出,则清除本次接收的号码,恢复到接收初始状态。接收部分的基本程序流程如
图4所示。
在程序设计时,应该注意MCU的中断方式采用下边沿触发;接收端
通过T0计数值来判断发送比特,一般采用硬判决,即取0和1比特时宽的平均值为判
决门限A,当T0值大于A时判接收信号为0,小于A时判为1。
复费率电能表中
的红外接收程序如下(MCU为Intel 8052,采用C语言编写):
#include
#include
#include
#pragma OPTIMIZE(5,SPEED)
sbit RECV=P3^3;
bdata
unsigned char SIGN, RECVBYTE;
sbit RECVBG=SING^0;
sbit US1AT=SIGN^6;
sbit RECVBITO=RECVBYTE^0;
unsigned char RECVBIT;
//-------------------------------------
timer0() interrupt 1
//entrance: 8*n+3=0Bh;
{
IE=0×8d;
//1(EA)0(X)0(X)0(X)_1(ET1)1(EX1)0(ET0)1(EX0)
Recvbg=0;
}
//--------------------------------------
EX_INT1() interrupt 2 //接收
红外信号
{
TCON=0×45;
//0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)_0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
If(RECVBG==0)
{RECVBG=1;
RECVBIT=8;
}
else{ RECVBYTE=RECVBYTE<<1;
if(TH0<=4)RECVBIT0=1;
else RECVBIT0=0;
RECVBIT--;
if(RECVBIT==0) {
RECVBG=0;
US1AT=1;
}
}
TH0=0;
TL0=0;
TCON=0×55;
//0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)_0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
IE=0×8f; //Enable
the timer0
interrupt
}
//----------------------------------------------------
void
main() {
RECVBYTE=0;
SIGN=0;
TMOD=0×11;
TCON=0×55;
//0(TF1)1(TR1)0(TF0)1(TR0)_0(IE1)1(IT1)0(IE0)1(IT0)
IP=0×00;
IE=0×8d;
//1(EA)0(X)0(X)0(X)_1(ET1)1(EX1)0(ET0)1(EX0)
//基本循环程序
while(1){
?
?(略)
?
if(US1AT==1) { //红外接收处理
?
?(略)
?
}
}
}
结语
以上设计方案在复费率电能表中应用后,效果良好,达
到了设计要求。整个系统外围元件少,调试方便;软件工作量也较小。如果应用来
传送大量数据时,还可以根据需要改变相应的编码形式,提高数据传送速率。
※ 来源:.碧海青天 bbs.dlut.edu.cn
关键词: 单片机 系统 红外 通信 接口 设计 信号 发射
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