学习型WIFI智能遥控设计

注：最近一直在做一个智能遥控的项目，本人主要负责MCU部分，对基于HT46R01N的MCU部分编程设计做一个简单总结（其中也包含网络上知识的汇总）！转入正题。

学习型红外遥控系统

1，学习型红外遥控系统

    学习型红外遥控系统主要由红外发射、红外接收、模拟UART口通信和温度检测模块组成，基本结构图如下所示。

        

    其中CPU芯片选择合泰的HT46R01N，该控制器具有四个12位ADC通道、一个8位PWM通道、两个8位可编程定时器、10个双向IO口，EPROM：1K，RAM：96byte。

    红外接收头选择VISHAY 1838接收头，该红外接收头输出解调后的脉冲波。

2，遥控器发射及其编码

CPU接收到UART口发过来已学习的红外编码后（有遥控码发出），经LED红外发送器发射出去。不同的遥控码实现具体不同的控制功能。

这里以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式），大部分编码都采用脉宽编码方式。也就是对于逻辑‘1’和逻辑‘0’，对应的方波信号高低电平时间不同来加以区分。

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。

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效率，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。

 

遥控信号编码波形图

可以看见，一个完整的控制信号，包括引导码，系统码，数据码。不同的遥控器，虽然会有差别，但通常都是有这几部分组成的。

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。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。

遥控码的发射就是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，图4为发射波形图。

图4 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（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~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5 引导码                  图6连发码

这里再给出一个例子，这是一台空调的编码分析。

美的空调（R51D）协议一次按键重复发两次，前后两次完全一样，上个图片： 

        前、后两次完全一样，下面再发一次前面部分的图片： 

      可以看见，他同样也是由引导码、8位地址码、8位地址反码、前8位数据、前8位数据反码、后8位数据、后8位数据反码、后置单脉冲

其中地址码是：1011 0010（B2）。这里所说的地址码也就是设备识别码。

下面就各部分分解说明：

引导码：4.5mS发送、4.5mS间隔：

 

“1”：0.56uS发送、0.56*3uS间隔： 

 

“0”：0.56uS发射、0.56uS间隔：

 

后置单脉冲：0.56发送、4.5mS间隔：

 

后置单脉冲的作用就是结束码，作为整个码序列的结尾。

附上几个按键的16位数据码：

摆风：6B E0

强劲：F5 A2

清新：F5 A3

数显：F5 A5

关：7B E0

开：根据温度不同数据码不同，下面一一列表：

17度：1F 08    18度：1F 18    19度：1F 38   

20度：1F 28    21度：1F 68    22度：1F 78  

23度：1F 58    24度：1F 48    25度：1F C8    

26度：1F D8    27度：1F 98    28度：1F 88   

29度：1F A8    30度：1F B8   

风向：1F 44

 

3，遥控器接收及其学习解码

遥控器接收选择VISHAY 1838接收头，该红外接收头输出解调后的脉冲波。

       接收头对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便，如图7所示。

图 7

       ① 脉冲信号输出接，直接接单片机的IO 口。
       ② GND接系统的地线（0V）；
       ③ Vcc接系统的电源正极（+5V）；

学习解码：也就是通过读取接收头引脚pin的高低电平的值来进行解码的。

如下为网上下载的一个接收解码程序：

遥控信号的解码
       下面是一个对51实验板配套的红外线遥控器的解码程序，它可以把红外遥控器每一个按键的键值读出来，并且通过实验板上P1口的8个LED显示出来，在解码成功的同时并且能发出“嘀嘀嘀”的提示音。
       ;=================================================
; 红外遥控接收
;=================================================
; 中山单片机学习网    智佳科技   逸风
;=================================================
ORG 0000H
MAIN:
    JNB P2.2,IR ;遥控扫描
    LJMP   MAIN ;在正常无遥控信号时，一体化红外接收头输出是高电平，程序一直在循环。
;=================================================
; 解码程序
IR:
    ;以下对遥控信号的9000微秒的初始低电平信号的识别，波形见图５。
MOV R6,#10
IR_SB:
    ACALL DELAY882 ;调用882微秒延时子程序
    JB P2.2,IR_ERROR ;延时882微秒后判断P2.2脚是否出现高电平如果有就退出解码程序
    DJNZ R6,IR_SB ;重复10次，目的是检测在8820微秒内如果出现高电平就退出解码程序
    ;识别连发码，和跳过4.5ma的高电平。
    JNB P2.2, $ ;等待高电平避开9毫秒低电平引导脉冲
    ACALL DELAY2400
    JNB P2.2,IR_Rp ;这里为低电平，认为是连发码信号，见图６。
    ACALL DELAY2400 ;延时4.74毫秒避开4.5毫秒的结果码
    ;以下32数据码的读取　，０和１的识别　请看图２
    MOV R1,#1AH ;设定1AH为起始RAM区
    MOV R2,#4
IR_4BYTE:
    MOV R3,#8
IR_8BIT:
    JNB P2.2,$ ;等待地址码第一位的高电平信号
    LCALL DELAY882 ;高电平开始后用882微秒的时间尺去判断信号此时的高低电平状态
    MOV C,P2.2 ;将P2.2引脚此时的电平状态0或1存入C中
    JNC IR_8BIT_0 ;如果为0就跳转到IR_8BIT_0
    LCALL DELAY1000
IR_8BIT_0:
    MOV A,@R1 ;将R1中地址的给A
    RRC    A ;将C中的值0或1移入A中的最低位
    MOV @R1,A ;将A中的数暂时存放在R1中
    DJNZ   R3,IR_8BIT ;接收地址码的高8位
    INC R1 ;对R1中的值加1，换下一个RAM
    DJNZ   R2,IR_4BYTE ;接收完16位地址码和8位数据码和8位数据，
                           ;存放在1AH/1BH/1CH/1DH的RAM中
    ;解码成功
    JMP IR_GOTO
IR_Rp:
    ;这里为重复码执行处
    ;按住遥控按键时，每过108ms就到这里来
    JMP IR_GOTO
IR_ERROR:
    ;错语退出
    LJMP   MAIN ;退出解码子程序
;=================================================
;遥控执行部份
IR_GOTO:
    ;这里还要判断1AH和1BH　两个系统码或用户码，用于识别不同的遥控器
    ;MOV A,1AH
    ;CJNE A,#xxH,IR_ERROR ;用户码１不对则退出
    ;MOV A,1BH
    ;CJNE A,#xxH,IR_ERROR ;用户码２不对则退出
    ;判断两个数据码是否相反
    MOV A,1CH
    CPL    A
    CJNE   A,1DH,IR_ERROR ;两个数据码不相反则退出
    ;遥控执行部份
    ;MOV A,1DH ;判断对应按键
    ;CJNE A,#xxH,$+6
    ;LJMP -à跳到对应按键执行处
    ;CJNE A,#xxH,$+6
    ;LJMP -à跳到对应按键执行处
    ;.
    MOV P1,1DH ;
    CLR     P2.3 ;蜂鸣器鸣响－嘀嘀嘀－的声音，表示解码成功
    LCALL DELAY2400
    LCALL DELAY2400
    LCALL DELAY2400
    SETB P2.3 ;蜂鸣器停止
    ;清除遥控值使连按失效
    MOV 1AH,#00H
    MOV 1BH,#00H
    MOV 1CH,#00H
    MOV 1DH,#00H
    LJMP  MAIN
;=================================================
; 延时子程序
;=============================882
DELAY882: ;1.085x ((202x4)+5)=882
    MOV R7,#202
DELAY882_A:
    NOP
    NOP
    DJNZ   R7,DELAY882_A
RET
;=============================1000
DELAY1000: ;1.085x ((229x4)+5)=999.285
    MOV R7,#229
DELAY1000_A:
    NOP
    NOP
    DJNZ   R7,DELAY1000_A
RET
;=============================2400
DELAY2400: ;1.085x ((245x9)+5)=2397.85
    MOV R7,#245
DELAY2400_A:
    NOP
    NOP
    NOP
    NOP
    NOP
   NOP
    NOP
    DJNZ   R7,DELAY2400_A
RET

4，模拟UART口数据通信

     利用CPU的两个普通I/O模拟UART口与WIFI模块进行通信。下面为MCU普通IO口模拟UART口编程部分：

;传输 8 位数据、一个停止位、不带奇偶校验的通用 UART。
;基本地，我们是利用消耗指令周期来获得期望的波特率，
;于是，在仿真中会存在一点误差。总体上来说，系统频率和
;波特率越高，误差则越小。
;
#define UART_ASM
#INCLUDE UART.INC

BAUDRATE EQU BAUDRATECONST ;波特率为波特率常数(在uart.inc中由用户定义)
TX EQU TXPIN ;用户定义TXPIN引脚指定为TX
RX EQU RXPIN ;用户定义RXPIN引脚指定为RX

SDATA .SECTION 'DATA'
COUNT DB ? ;串行位计数器
TXREG DB ? ;发送数据寄存器
RCREG DB ? ;接收数据寄存器
DELAY DB ? ;延时计数器

SERIAL .SECTION 'CODE'
;----------------UART发射-------------------
TRANSMIT:
MOV TXREG,A ;将发送的数据赋给TXREG
MOV A,BAUDRATE ;设置波特率延时
MOV DELAY,A ;
CLR TX ;发送起始标志位“0”
MOV A,9 ;设置发送数据的位数
MOV COUNT,A ;

TXDELAY: ;
SDZ DELAY ;波特率延时循环
JMP TXDELAY ;
MOV A,BAUDRATE ;重新载入波特率延时常数
MOV DELAY,A ;
SDZ COUNT ;检查数据发送是否完毕
JMP SENDBIT ;如果未发送完毕，跳到SENDBIT发送下一位
JMP ENDTX ;数据发送完毕，跳到ENDTX

SENDBIT:
RRC TXREG ;带借位C循环右移txreg以获得发送的数据
SNZ C ;检查借位C
JMP LOBIT ;C=0跳到LOBIT发送 “0”
SET TX ;C=1发送“1”
JMP TXDELAY ;

LOBIT: ;
CLR TX ;发送“0”
JMP TXDELAY ;

ENDTX: ;
NOP ;延时
NOP ;
SET TX ;发送停止位

T1: ;
SDZ DELAY ;在发送每一位之间延时
JMP T1 ;
MOV A,BAUDRATE ;
MOV DELAY,A ;

T2: ;
SDZ DELAY ;
JMP T2 ;

RET ;

;------------UART接收--------------------
RECEIVE:
SZ RX ;检查起始位“0”
JMP RECEIVE ;若无起始位，则跳到receive
MOV A,9 ;接收到起始位则对接收数据进行初始化
MOV COUNT,A ;设置接收位数
MOV A,BAUDRATE+1 ;设置波特率延时
MOV DELAY,A ;

RXDELAY: ;
SDZ DELAY ;波特率延时
JMP RXDELAY ;

MOV A,BAUDRATE+1 ;重新载入波特率常数
MOV DELAY,A ;

SDZ COUNT ;检查数据接收是否完毕
JMP RXBIT ;如果接收未完毕则跳到RXBIT接收下一位数据
MOV A,RCREG ;如果接收完毕，则将准备接收数据
RET ;

RXBIT: ;
SET C ;先设置接收位为“1”
SNZ RX ;检查所接收位是否为“1”
CLR C ;若接收标志为“0”，则清除接收位 “0”
RRC RCREG ;带借位循环右移rcreg
JMP RXDELAY ;


;-----
; End of UART.ASM
;--------------------------------------------------------

5，主程序设计

     UART口扫描；不断的循环接收接收头信息，判断为遥控码后进行解码；收到UART口发射编码后，进行红外发射。还有一个实时接收温度传感数据。