用单片机解码红外遥控器

遥控器使用方便，功能多．目前已广泛应用在电视机、VCD、DVD、空调等各种家用电器中，且价格便宜，市场上非常容易买到。如果能将遥控器上许多的按键解码出来．用作单片机系统的输入．则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I／O口过多的弊病。而且通过使用遥控器，操作时可实现人与设备的分离，从而更加方便使用。下面以TC9012编码芯片的遥控器为例。谈谈如何用常用的51系统单片机进行遥控的解码。

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

一、编码格式

1、0和1的编码

当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔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1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示。

遥控器发射的信号由一串0和1的二进制代码组成．不同的芯片对0和1的编码有所不同。通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。TC9012的0和1采用PWM方法编码，即脉冲宽度调制，其0码和1码如图所示(以遥控接收输出的波形为例)。0码由0.56ms低电平和0。56ms高电平组合而成,脉冲宽度为1.12ms．1码由0.56ms低电平和1.69ms高电平组合而成,脉冲宽度为2．25ms。在编写解码程序时．通过判断脉冲的宽度，即可得到0或1。

UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰，如我们可以同时使用电视机、机顶盒、功放等遥控器，但它们不会产生误触发。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。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，大约在45～63ms之间。

2、按键的编码

当我们按下遥控器的按键时，遥控器将发出如图2的一串二进制代码，我们称它为一帧数据。根据各部分的功能。可将它们分为5部分，分别为引导码、用户识别码、用户识别码反码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时．均是低位在前，高位在后。由图3分析可以得到．引导码高电平为4.5ms，低电平为4.5ms，当接收到此码时，表示一帧数据的开始。单片机可以准备接收下面的数据。用户识别码由8位二进制组成，共256种．图中地址码重发了一次，主要是加强遥控器的可靠性．如果两次地址码不相同，则说明本帧数据有错，应丢弃。不同的设备可以拥有不同的用户识别码．因此。同种编码的遥控器只要设置地址码不同，也不会相互干扰。图中的地址码为十六进制的0EH(注意低位在前)。在同一个遥控器中，所有按键发出的地址码都是相同的，数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码，可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码之间的关系不满足相反的关系．则本次遥控接收有误，数据应丢弃。在同一个遥控器上．所有按键的数据码均不相同。在图3中，数据码为十六进制的0CH，数据反码为十六进制的0F3H(注意低位在前)，两者之和应为0FFH。

二、单片机遥控接收电路

红外遥控接收可采用较早的红外接收二极管加专用的红外处理电路的方法。如CXA20106，此种方法电路复杂，现在一般不采用。较好的接收方法是用一体化红外接收头，它将红外接收二极管、放大、解调、整形等电路做在一起，只有三个引脚。分别是+5V电源、地、信号输出。常用的一体化接收头的外形及引脚见红外接收头的信号输出接单片机的INTO或INTl脚。典型电路如图5所示。图中增加了一只PNP型三极管对输出信号进行放大。

三、遥控信号的解码算法及程序编制

平时，遥控器无键按下。红外发射二极管不发出信号，遥控接收头输出信号1，有键按下时，0和1编码的高电平经遥控头倒相后会输出信号0．由于与单片机的中断脚相连，将会引起单片机中断(单片机预先设定为下降沿产生中断)。单片机在中断时使用定时器0或定时器1开始计时．到下一个脉冲到来时，即再次产生中断时，先将计时值取出。清零计时值后再开始计时．通过判断每次中断与上一次中断之间的时间间隔。便可知接收到的是引导码还是0和1。如果计时值为9ms。接收到的是引导码，如果计时值等于1.12ms，接收到的是编码0。如果计时值等于2.25ms．接收到的是编码1。在判断时间时，应考虑一定的误差值。因为不同的遥控器由于晶振参数等原因，发射及接收到的时间也会有很小的误差。

即我们通常所说的解码，单片机得知发过来的是什么信号，然后再做出相应的判断与控制，如我们按电视机遥控器的频道按钮，则单片机会控制更换电视频道，如按的是遥控器音量键，则单片机会控制增减音量。而解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。

以接收TC9012遥控器编码为例，解码方法如下：

(1)设外部中断0(或者1)为下降沿中断，定时器0(或者1)为16位计时器，初始值均为O。

(2)第一次进入遥控中断后，开始计时。

(3)从第二次进入遥控中断起，先停止计时，并将计时值保存后，再重新计时。如果计时值等于前导码的时间，设立前导码标志。准备接收下面的一帧遥控数据，如果计时值不等于前导码的时间，但前面已接收到前导码，则判断是遥控数据的0还是1。

(4)继续接收下面的地址码、数据码、数据反码。

(5)当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。此时可停止定时器的计时，并判断本次接收是否有效．如果两次地址码相同且等于本系统的地址，数据码与数据反码之和等于0FFH，则接收的本帧数据码有效。否则丢弃本次接收到的数据。

(6)接收完毕，初始化本次接收的数据，准备下一次遥控接收。

PIC系列单片机配置字详细介绍(长期实践总结的压箱底资料)

（注：本文档主要根据PIC16F193X数据手册编写，对于其他型号的单片机，其配置字可能略有不同，此外本文部分参考了PIC18F78K22数据手册，因而部分注释了两个系列单片机的区别）

1、FCMEN:故障保护时钟监视器使能位

FCMEN_ON:使能 FCMEN_OFF: 禁止(红色表示本人使用PIC单片机所选择的配置,下同)

详细说明：在使器件能在外部振荡器发生故障时继续运行。 FSCM 可以检测当振荡器起振定时器（OST）延时结束后的任何时刻发生的振荡器故障。

如图所示，故障检测器模块内部有一个锁存器。在外部时钟的每个下降沿上将锁存器置1。 在采样时钟的每个上升沿将锁存器清零。 如果采样时钟的一个完整半周期在外部时钟变为低电平之前结束，则将检测到故障。

FC时钟监控框图

FC时钟监控时序

结论：若外部时钟在采样时钟为高电平时间内（约1ms）没有下降沿，则当采样时钟为低电平时认为时钟故障。

注：外部时钟没有经过PLL倍频

2、IESO：内部/外部时钟切换位

IESO_ON:使能切换 IESO_OFF:禁止切换

详细说明：使能后，当外部晶振出错后，单片机会自动切换到内部RC震荡电路作为其工作时钟。

16F1936资料：当MCU上电复位或从休眠模式唤醒时，由于外部震荡电路可能还没稳定，此时可允许先使用内部时钟，然后再切换到外部时钟。

3、CLKOUTEN：时钟输出使能位

CLKOUTEN_ON: 使能 CLKOUTEN_OFF: 禁止

详细说明：使能RA6/CLKOUT 引脚上的CLKOUT 功能，若MPU连接外部石英晶振或陶瓷谐振器，不能使用该功能

4、BOREN<1:0>：欠压复位使能位

BOREN_ON:使能BOR

BOREN_NSLEEP: BOR 在工作时使能，在休眠时禁止

BOREN_SBODEN: BOR 由PCON 寄存器的SBOREN 位控制

BOREN_OFF: 禁止

详细说明：当Vdd 到达可选的最低电平时， BOR 电路将器件保持在复位状态。 在BOR 和POR 之间的整个电压范围内，可实现执行保护功能。可配合PWRT（复位延迟）使用。

BOR原理

5、CPD：数据代码保护位

CPD_ON:使能 CPD_OFF:禁止

详细说明：使能/禁止数据存储器代码保护，擦除操作期间关闭代码保护时，将擦除整个数据EEPROM 的内容。在数据存储器受代码保护时，只有CPU 可对数据EEPROM进行读写操作。

6、CP：代码保护位

CP_ON:使能 CP_OFF：禁止

详细说明：使能/禁止程序存储器代码保护，当关闭代码保护时，将擦除整个程序存储器的内容。使能后，禁止对程序存取器的外部读写操作，若进行读操作，返回0。

7、MCLRE：MCLR/VPP 引脚功能选择位

MCLRE_ON:使能 MCLRE_OFF:禁止

详细说明：仅当LVP=0时有效，外部复位

MCLRE引脚

8、PWRTE：上电延 时定时器使能位

（如果电源上电慢，防止无法启动，MCU必须具有该功能，且必须使能）

PWRET_ON:使能 PWRET_OFF：禁止

详细说明：上电、欠压复位后提供64ms的延迟。

（注：16F1936,16F1946中仅说有64ms的延迟，18F87K22资料中有如下说明：采用LF-INTOSC时钟（31.25KHz，周期为32us）计数，计数寄存器为11bits,因而延迟时间为2048*32us=65.5ms）

复位原理图

9、WDTE<1:0>：看门狗定时器使能位

WDTE_ON：使能

WDTE_NSLEEP：在运行时使能，休眠时禁止

WDTE_SWDTEN：由WDTCON 寄存器中的SWDTEN 位控制

WDTE_OFF:禁止

详细说明：看门狗定时器是系统定时器，如果固件在超时周期内未发出CLRWDT 指令，看门狗定时器将产生复位。

看门狗原理图

通过配置WDTPS，可是设置复位时间2ms-256s（18F为4ms-4196s）。

（注：任何复位，进入休眠模式，从休眠模式唤醒，振荡器故障都会使WDT清0，且复位后默认超时周期为2秒）

10、FOSC<2:0>：振荡器选择位

111 = ECH：外部时钟，高功耗模式：RA7/OSC1/CLKIN 引脚为CLKIN 功能

110 = ECM：外部时钟，中等功耗模式：RA7/OSC1/CLKIN 引脚为CLKIN 功能

101 = ECL：外部时钟，低功耗模式：RA7/OSC1/CLKIN 引脚为CLKIN 功能

100 = INTOSC振荡器：RA7/OSC1/CLKIN 引脚为I/O 功能

011 = EXTRC 振荡器：RA7/OSC1/CLKIN 引脚为RC 功能

010 = HS振荡器：高速晶振/ 谐振器连接到RA6/OSC2/CLKOUT 和RA7/OSC1/CLKIN 引脚

001 = XT振荡器：晶振/ 谐振器连接到RA6/OSC2/CLKOUT 和RA7/OSC1/CLKIN 引脚

000 = LP振荡器：低功耗晶振连接到RA6/OSC2/CLKOUT 和RA7/OSC1/CLKIN 引脚

详细说明：EC模式将外部产生的逻辑电平作为系统时钟源，其中ECH对应4-32 MHz，ECM对应0.5-4 MHz，ECL对应0-0.5 MHz。INTOSC模式采用内部时钟源作为其工作时钟，通过PLL倍频、分频，可产生31KHz-16MHz时钟。LP、XT 和HS 模式支持在OSC1 和OSC2 引脚之间连

接石英晶振或陶瓷谐振器的应用，EXTRC模式支持使用外部RC 电路。

时钟源整体框图

EC模式

石英晶振（LP、XT 或HS模式）

陶瓷谐振器（XT或HS模式）

RC模式

“pic系列单片机有rc、lp、xt、hs等振荡模式。除rc模式外，振荡模式的选择实际上就是环路增益的选择。低增益对应低振荡频率，高增益对应高振荡频率。一般根据实际需要的工作频率可参考数据手册来选择。

11、LVP：低压编程使能位

LVP_ON = 使能低压编程

LVP_OFF = 必须使用MCLR/VPP 引脚上的高压进行编程

详细说明：允许器件在没有高压的情况下仅使用VDD 进行编程。如果使能了低压编程（LVP = 1），将自动使能MCLR复位功能，且无法禁止。

12、DEBUG：在线调试器模式位

DEBUG_OFF = 禁止在线调试器， RB6/ICSPCLK 和RB7/ICSPDAT 是通用I/O 引脚

DEBUG_ON = 使能在线调试器， RB6/ICSPCLK 和RB7/ICSPDAT 专用于调试器

13、BORV：欠压复位电压选择位

BORV_19 = 欠压复位电压设置为1.9V

BORV_= 欠压复位电压设置为2.5V (注：1936,1946资料为2.5V，代码注释为2.7V)

（注：18F87K22为BORV<1:0>，1.8V，2.0V，2.7V，3.0V）

14、STVREN：堆栈上溢/ 下溢复位使能位

STVREN_ON = 堆栈上溢或下溢将导致复位

0STVREN_OFF = 堆栈上溢或下溢不会导致复位

详细说明：MPC在执行调用函数、中断函数等操作时，进行对当前PC值进行堆栈操作，若不使能该功能，堆栈将作为循环缓冲区使用，溢出的PC值将覆盖最早进入堆栈的PC值。

15、PLLEN：PLL 使能位

PLLEN_ON = 使能4xPLL

PLLEN_OFF = 禁止4xPLL

注：配置字禁止该功能时，可在程序中通过设置SPLLEN，选择是否使能4xPLL功能。 (软件启动时，需一段时间后锁相环倍频才能稳定，可查询PLLR，测试PIC16F1946，采用外部4M晶振，震荡器选择HS模式，软件SPLLEN置1，约600指令周期后PLLR为1)

16、 VCAPEN<1:0>：稳压器电容使能位

00 = 在RA0 引脚上使能VCAP 功能

01 = 在RA5 引脚上使能VCAP 功能

10 = 在RA6 引脚上使能VCAP 功能

11 = VCAP 引脚上无电容

详细说明：Vcap是提供给内部稳压器使用的，如果你5V的系统，必须在三个Vcap脚上选择一个接上Cap,而且要在配置位中指定该引脚。如果系统只需要3.3V，无需选择Vcap.

17、WRT<1:0>：闪存自写保护位

4 kW 闪存（仅PIC16F1933/PIC16LF1933 和PIC16F1934/PIC16LF1934）：

11 = 写保护关闭

10 = 000h 至1FFh 受写保护， 200h 至FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

01 = 000h 至7FFh 受写保护， 800h 至FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

00 = 000h 至FFFh 受写保护，无可由EECON 控制寄存器修改的地址址

8 kW 闪存（仅PIC16F1936/PIC16LF1936 和PIC16F1937/PIC16LF1937）：

11 = 写保护关闭

10 = 000h 至1FFh 受写保护， 200h 至1FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

01 = 000h 至FFFh 受写保护， 1000h 至1FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

00 = 000h 至1FFFh 受写保护，无可由EECON 控制寄存器修改的地址

16 kW 闪存（仅PIC16F1938/PIC16LF1938 和PIC16F1939/PIC16LF1939）：

11 = 写保护关闭

10 = 000h 至1FFh 受写保护， 200h 至3FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

01 = 000h 至1FFFh 受写保护， 2000h 至3FFFh 可以由EECON 控制寄存器修改

00 = 000h 至3FFFh 受写保护，无可由EECON 控制寄存器修改的地址

详细说明：写保护用于保护器件不受意外的自写访问。在允许修改程序存储器其他区域的同时可以保护应用程序，例如引导加载程序软件。

推荐配置：__CONFIG(FOSC_HS & WDTE_ON(1) & PWRTE_ON & MCLRE_ON&CP_ON & CPD_OFF & BOREN_ON &CLKOUTEN_OFF & IESO_OFF & FCMEN_ON);

__CONFIG(WRT_OFF & VCAPEN_OFF(2)& PLLEN_ON(3)& STVREN_ON & BORV_19 (4)& DEBUG_OFF & LVP_OFF);

注：

1、关于看门狗配置字WDTE，若某些单片机超时时间较短，而程序初始化时间较长，可选择软件启动，WDTE_SWDTEN，注意对相关寄存器定时设置，或者在初始化程序中 多次清狗

2、如果MCU采用+3.3V供电，则可以不使能VCAP，如果采用+5.0V供电必须使用VCAP。

3、若采用4M外部晶振，采用FOSC_HS 或FOSC_XT可能还需测试确认。

4、复位电压根据MCU工作电压、电源电压范围以及RAM保持电压确认。+3.3V工作推荐为1.9V，+5.0V工作推荐为+5.0V。

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