系统软件设计-单片机原理及接口技术指南

本设计的软件分为发射部分和接收部分。

1.发射部分的工作原理

系统上电初始化，然后调用键扫描处理子程序。当无按键按下时，系统处于等待状态；当有按键按下时，系统通过按键检查子程序，检查按键号并转入相应的发射子程序。在发射子程序中，将待发射信号调制成38khz的载波信号，由单片机的14脚输出，经晶体管9013放大后驱动红外发射管st188，发射调制脉冲信号。发射信号采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的编码，最小为6个脉冲，最大为21个脉冲，遥控码数据帧间隔为8ms。为达到准确控制的目的，将发射脉冲分为连接段、控制段和结束段。连接段为发射信号的前3个脉冲，脉冲宽度分别为4ms、2ms、4ms，脉冲间隔为1ms；结束段为发射信号的最后2个脉冲，脉冲宽度分别为2ms、4ms，脉冲间隔为1ms；中间为控制段，脉冲宽度和脉冲间隔均为1ms。发射8个编码时的输出信号波形如图8-25所示。其中前3个脉冲为连接段。中间3个脉冲为控制段，最后2个脉冲为结束段。

图8-24 接收部分的电路原理

图8-25 发射8个编码时的输出信号波形

2.接收部分工作原理

系统上电初始化后，对单片机的p3.3口进行检测，当其为高电平时，系统处于等待状态；当其为低电平时，将启动中断服务程序，实现接收数据帧。需要说明的是：数据帧采用中断方式进行接收，单片机在外中断1方式下工作。在接收数据帧时，将对所接收数据的前3位码的码宽进行验证。前3位码的码宽分别为4ms、2ms、4ms，若任意一位的码宽不满足要求，都将作为错误码处理，当系统接收到的高电平脉宽大于5ms时，结束脉冲接收。然后系统会对所接收脉冲的最后两位脉宽进行验证，其值应分别是2ms和4ms，否则将会作为错误码处理，最后系统根据累加器a中的脉冲个数，在单片机p0或p2口的某一对应引脚输出控制信号，同时在p1口输出相应的二进制数据。此时即完成一次数据的接收处理。hrm5700b接收8个编码时的输出信号波形如图8-26所示。

图8-26 hrm5700b接收8个编码时的输出信号波形

3.遥控系统的编码及解码

（1）遥控发射编码格式 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔为0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔为1.685ms、周期为2.25ms的组合二进制的“1”，其波形如图8-27所示。

图8-27 脉宽调制的串行码波形

遥控码的“0”和“1”（注：所有波形为接收端的与发射相反）

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38khz的载频进行二次调制以提高发射频率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图8-28所示。

图8-28 遥控信号编码波形

遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，在45～63ms之间，图8-29为遥控连发信号波形。

当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108ms发射代码由一个引导码（9ms）、一个结果码（4.5ms）、低8位地址码（9～18ms），高8位地址码（9～18ms）、8位数据码（9～18ms）和这8位数据的反码（9～18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.25ms）组成。

图8-29 遥控连发信号波形

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图8-30 红外线接收器输出的一帧遥控码波形

（2）数据帧的接收处理 当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据接收时，先对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理；否则认为是起始码，累加器a加1。当间隔位的高电平大于3ms时，结束接收，然后根据累加器a中的脉冲个数，执行相应的输出操作。图8-30为红外线接收器输出的一帧遥控码波形。

4.遥控发射及接收控制程序流程

（1）遥控发射控制流程 图8-31中的左图是遥控发射的主程序，首先初始化程序，然后调用键扫描处理子程序。上右图为扫键过程，首先判断控制键是否按下，若有控制键按下则进行逐行扫描，按照p口值查找键号转至相应的发射程序。

红外信号发射过程：首先装入发射脉冲个数（发射时为3ms脉冲，停发时为1ms脉冲），此时若发射脉冲个数为1则返回主程序，若不为1则发1ms脉冲，然后停发1ms脉冲，这样便结束整个发射过程，如图8-32所示。

图8-31 遥控发射程序控制流程

图8-32 遥控发射控制流程

在实践中，采用红外线遥控方式时，由于受遥控距离、角度等影响，实用效果不是很好，如采用调频或调幅发射接收码，可提高遥控距离，并且没有角度影响。

（2）遥控接收控制流程 遥控接收控制主流程如图8-33所示。首先初始化，然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值，看p3.0口的脉冲是否为0，若不为0则调入延时程序，此时p2.7口输出调光脉冲然后返回；若为0则直接返回。

图8-33 遥控接收控制主流程

图8-34 遥控接收中断流程

中断过程（见图8-34）：首先判断低电平脉宽度是否大于2ms，若脉宽不到2ms，中断返回；若低电平大于2ms，则接收并对低电平脉冲计数。接下来看判断高电平脉冲宽度是否大于3ms，若脉宽不到3ms，则返回上一接收计数过程；若高电平脉宽大于3ms，则按照脉冲个数至对应功能程序。此时中断返回。

5.程序设计