单片机I／O 口的红外遥控软件调制技术

摘要：根据红外线遥控的特性，采用Novatek公司的NT68F632 8051微处理器为核心，设计了一种基于单片机I／O口的红外遥控软件调制系统。该系统具有和PC机进行RS232通信的功能，能够扩展应用，发射各种红外遥控器传输协议的编码，具有使用灵活、易于维护、程序结构良好、代码运行效率高等特点。
关键词：红外线遥控；调制；RS232；单片机

引言
    红外线遥控是一种无线、非接触控制技术，是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，抗干扰能力强，信息传输可靠，易实现，被很多电子设备，特别是家用电器广泛采用。鉴于家用电器的品种多样化和用户的使用特点，生产厂家对红外遥控器进行了严格的规范编码。这些编码各不相同，从而形成不同的编码方式，统一称为红外遥控器编码传输协议。红外遥控协议已多达10种，如RC5、SIRCS、SONY、RECS80、Sharp、NEC、Motorola、JVC、SAMSWNG和Daewoo等。一般的红外遥控器编码调制方式采用遥控专用集成电路，不能兼容如此众多的红外遥控器编码传输协议。因此，本文通过对红外遥控器发射码序的特征进行分析，提出一种基于单片机I／O口的软件调制技术。

1 系统设计
    遥控专用集成电路是发射系统的核心部分，其内部由振荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、数码调制电路及缓冲放大器等组成。它能产生键位扫描脉冲信号，并能译出按键的键码，再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲)，由38 kHz的载波进行脉冲幅度调制，载有遥控指令的调制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。

    系统使用NT68F632作为遥控调制发射器主芯片，红外遥控调制发射电路如图1所示。系统采用Novatek公司的单片机芯片NT68F632，该芯片内部集成8051 8位微处理器，带有全双工的UART通信接口。NT68F632单片机的UART控制口RXD和TXD脚负责和上位机(PC机)的RS232通信，接收要发送的红外遥控器编码信号。NT68F632单片机接收到发送的红外遥控器编码信号后，经过微处理器分析处理，调制成红外遥控信号。由NT68F632单片机控制PC6引脚输出经过调制的红外遥控信号，驱动晶体管Q1开关，使得红外发光二极管LED1发送调制的红外光波。
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2 软件调制设计
2．1 红外遥控调制结构分析
    红外遥控器编码传输协议NEC码的主要特征是8位地址和8位指令；地址和命令2次传输(确保可靠性)；PWM脉冲位置调制，以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”；载波频率为38kHz；位时间为1．125ms或2．25ms。
    NEC的协议使用的位脉冲距离编码。每个脉冲是560μs、38 kHz的载波爆裂(约21个周期)。一个逻辑1传输需要2．24 ms(560μs脉冲+1 680μs低电平)，一个逻辑0的传输需要1．12 ms(560μs脉冲+560μs低电平)。红外遥控调制特征波形如图2所示。

    而遥控接收头在收到脉冲的时候为低电平，在没有脉冲的时候为高电平，这样，在接收头端收到的信号为：逻辑1应该是560μs低+1 680μs高，逻辑0应该是560μs低+560μs高。遥控接收特征码如图3所示。

    NEC遥控指令的数据格式为：引导码、客户码、客户反码、数据码、数据反码。引导码由一个9 ms的低电平和一个4．5 ms的高电平组成，客户码、客户反码、数据码、数据反码均是8位数据格式。按照低位在前、高位在后的顺序发送。采用反码是为了增加传输的可靠性。NEC遥控指令格式如图4所示。

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2．2 通信协议
    NT68F632单片机的UART控制口RXD、TXD脚和上位机(PC机)的RS232通信，接收要发送的红外遥控器编码信号。其传输控制串口的通信协议如图5所示。定义的通信协议分4个字节：Command、Addresscode、Data code、Check SUM。第1个字节Command表示红外遥控协议类型，区分是NEC码还是RC5码等；第2个字节Address code表示地址码或客户码；第3个字节Data code表示按键数据码；第4个字节Check SUM表示校验码。

    系统的遥控码发送主程序流程如图6所示。NT68F632单片机的UART控制口接收串口通信数据，微处理器根据串口通信协议对数据分析处理，并调制成相应的遥控数据码，同时控制PC6口发送遥控数据码。
2．3 调制过程
    本调制技术中，NEC码的每个脉冲是560μs，而载波频率为38 kHz，故约21个周期的载波爆裂。每个载波是26．3μs，其中8．77μs的高电平、17．53μs的低电平。
    NEC码脉冲调制流程如图7所示。

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    NEC码的发送流程如图8所示。先发送9 ms高电平、4．5 ms低电平的引导码，接着发送8位客户码和8位客户码的反码，最后发送8位数据码和8位数据码的反码。

结语
    在本文中，根据红外遥控发射码的特征，采用基于单片机I／O口的红外遥控软件调制技术。该单片机能够根据串口通信协议和上位PC机进行串口通信，接收各种红外遥控协议编码，并在经过调制后进行红外发射。经实验测试，本软件调制技术可靠实用。该系统可广泛应用在自动测试、生产控制等领域。