第十八章 红外遥控实验（NEC协议）
1. 导入
红外遥控是家电最常见的人机交互方式。常用接收头（如 VS1838B、HS0038、TSOP1738）将38kHz调制的载波解调为电平脉冲，单片机只需"测时间、看长短"即可解码。本章以最普及的 NEC 协议为例，采用外部中断 + 定时器测时，完成地址/命令码解码与按键响应。
目标：
- 认识红外接收头与NEC时序；
- 配置 INT0（P3.2）捕获下降沿；
- 使用 Timer0 计时并按阈值解码0/1位；
- 识别引导码、重复码、32位数据，并验证反码；
- 用LED/串口显示解码结果，或触发功能。
2. 硬件设计
- 器件：51单片机（STC89C52 等）、红外接收头（VS1838B/HS0038/TSOP1738）、LED若干（或串口）。
- 连接（典型接法）：
- 接收头
OUT→P3.2/INT0 - 接收头
VCC→ +5V - 接收头
GND→ GND - 建议近 VCC/GND 处加 0.1µF 去耦电容。
- 接收头
- 注意：接收头输出为解调后信号，空闲高，收到载波时输出低电平脉冲。
3. NEC 协议速览
- 帧结构：
- 引导码：9ms 低 + 4.5ms 高（两次下降沿间隔约 13.5ms）
- 数据：32位（LSB先传）= 地址(8) + 地址反码(8) + 命令(8) + 命令反码(8)
- 每位：0/1 皆为 560µs 低，随后空闲高为
- "0"：约 560µs
- "1"：约 1.69ms
- 重复码（长按）：9ms 低 + 2.25ms 高 + 560µs 低（相邻下降沿约 11.25ms），不再发送32位数据。
- 实际解码技巧：
- 仅用"相邻下降沿时间间隔"即可区分：引导（≈13.5ms）、重复（≈11.25ms）、位0（≈1.125ms）、位1（≈2.25ms）。
4. 解码思路
-
配置
INT0为下降沿触发。每次下降沿进入中断：- 读取
Timer0计数并清零，得到"与上次下降沿的间隔"； - 首先判断是否为"引导码间隔"→ 进入接收状态，准备收32位；
- 接着的每个间隔判断位宽：≈1.1ms 记为 0，≈2.25ms 记为 1（LSB先）；
- 收满32位后按反码校验，得到地址与命令；
- 若识别到重复码，则认为是"上一个命令的长按重复"。
- 读取
-
计时基准：
- 11.0592MHz 时，定时器每计数≈1.085µs。
- 经验阈值（单位：计数tick）：
- 引导：1100014000（≈1214ms）
- 重复： 950012500（≈1012.5ms）
- 位0： 9001500（≈1.01.5ms）
- 位1： 17002600（≈1.82.6ms）
- 不同晶振/接收头可能略有差异，阈值可微调。
5. 完整示例代码（Keil C51，NEC解码 + 串口打印 + LED示例）
c
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
/* 硬件定义 */
sbit LED = P1^0; // 指示灯
// 红外接收头 OUT 接 P3.2（INT0），VCC=5V，GND=GND
/* 串口（用于打印解码结果，可选） */
void uart_init(void) {
TMOD |= 0x20; // T1方式2
TH1 = 0xFD; // 9600bps @11.0592MHz
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1;
SCON = 0x50; // 8N1，允许接收
ES = 0; // 此处不使用串口中断
EA = 1;
}
void uart_send_byte(unsigned char ch) {
SBUF = ch; while(!TI); TI = 0;
}
void uart_send_str(const char *s){ while(*s) uart_send_byte(*s++); }
void uart_send_hex8(unsigned char v){
const char hx[]="0123456789ABCDEF";
uart_send_byte(hx[(v>>4)&0xF]); uart_send_byte(hx[v&0xF]);
}
/* 简单延时（演示用） */
void delay_ms(unsigned int ms) {
unsigned int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
for(j=0;j<125;j++);
}
/* -------- NEC 解码相关 -------- */
/* 阈值（单位：Timer0 tick，~1.085us每tick） */
#define TH_LEAD_MIN 11000u
#define TH_LEAD_MAX 14000u
#define TH_REP_MIN 9500u
#define TH_REP_MAX 12500u
#define TH_BIT0_MIN 900u
#define TH_BIT0_MAX 1500u
#define TH_BIT1_MIN 1700u
#define TH_BIT1_MAX 2600u
#define TH_FRAME_GAP 20000u // >20ms 视为无效/超时
/* 状态机 */
typedef enum {
IR_IDLE = 0,
IR_RECV_BITS
} ir_state_t;
volatile ir_state_t ir_state = IR_IDLE;
volatile unsigned char ir_bit_index = 0;
volatile unsigned long ir_shift = 0; // 按LSB先方式装入
volatile bit ir_new = 0; // 获取到完整新码
volatile bit ir_repeat = 0; // 重复码标志
volatile unsigned char ir_addr = 0, ir_addr_n = 0;
volatile unsigned char ir_cmd = 0, ir_cmd_n = 0;
volatile unsigned char last_cmd = 0, last_addr = 0;
/* 定时器与外部中断初始化：T0计时，INT0测下降沿 */
void ir_hw_init(void) {
// Timer0: 16位方式1，清零启动作自由计数
TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x01;
TH0 = 0; TL0 = 0;
TR0 = 1;
// 外部中断0：下降沿触发
IT0 = 1; // 1=下降沿触发
EX0 = 1; // 允许INT0中断
EA = 1; // 开总中断
}
/* INT0 中断服务：每次下降沿，读取间隔与状态机解码 */
void ext0_isr(void) interrupt 0 {
unsigned int dur;
// 读取本次距离上一次下降沿的tick数
TR0 = 0;
dur = ((unsigned int)TH0 << 8) | TL0;
TH0 = 0; TL0 = 0;
TR0 = 1;
// 过长间隔，复位状态
if (dur > TH_FRAME_GAP) {
ir_state = IR_IDLE;
ir_bit_index = 0;
return;
}
// 1) 先判断是否引导码
if (dur >= TH_LEAD_MIN && dur <= TH_LEAD_MAX) {
ir_state = IR_RECV_BITS;
ir_bit_index = 0;
ir_shift = 0;
return;
}
// 2) 判断是否重复码（长按）
if (dur >= TH_REP_MIN && dur <= TH_REP_MAX) {
ir_repeat = 1;
ir_new = 1; // 交给主循环处理（沿用上次命令）
return;
}
// 3) 接收位数据
if (ir_state == IR_RECV_BITS) {
if (dur >= TH_BIT0_MIN && dur <= TH_BIT0_MAX) {
// 位0：装入0
// ir_shift |= (0UL << ir_bit_index); // 无需写
ir_bit_index++;
} else if (dur >= TH_BIT1_MIN && dur <= TH_BIT1_MAX) {
// 位1：装入1
ir_shift |= (1UL << ir_bit_index);
ir_bit_index++;
} else {
// 无效脉宽，丢弃
ir_state = IR_IDLE;
ir_bit_index = 0;
return;
}
// 收满32位，拆分与校验
if (ir_bit_index >= 32) {
unsigned char a, an, c, cn;
a = (unsigned char)( ir_shift & 0xFF);
an = (unsigned char)((ir_shift >> 8) & 0xFF);
c = (unsigned char)((ir_shift >> 16) & 0xFF);
cn = (unsigned char)((ir_shift >> 24) & 0xFF);
// 反码校验（NEC：an=~a, cn=~c）
if ((unsigned char)(a ^ an) == 0xFF && (unsigned char)(c ^ cn) == 0xFF) {
ir_addr = a; ir_addr_n = an;
ir_cmd = c; ir_cmd_n = cn;
last_addr = a; last_cmd = c;
ir_repeat = 0;
ir_new = 1;
}
ir_state = IR_IDLE;
ir_bit_index = 0;
}
}
}
/* -------- 应用层示例 -------- */
void main(void) {
LED = 1; // 低有效LED请按实际调整
uart_init(); // 打开串口查看解码结果（可不用）
ir_hw_init();
uart_send_str("NEC IR Decode Start\r\n");
while (1) {
if (ir_new) {
ir_new = 0;
if (ir_repeat) {
// 重复码：认为长按上次键
uart_send_str("REPEAT CMD: 0x"); uart_send_hex8(last_cmd);
uart_send_str(" ADDR: 0x"); uart_send_hex8(last_addr);
uart_send_str("\r\n");
// 示例：长按同样执行上次命令动作
// 这里简单闪烁LED以示响应
LED = !LED;
} else {
// 新的完整32位码
uart_send_str("ADDR="); uart_send_hex8(ir_addr);
uart_send_str(" CMD="); uart_send_hex8(ir_cmd);
uart_send_str("\r\n");
// 示例：根据命令码执行
// 不同遥控器命令码不同，请先观察打印再映射
// 例如：若某键CMD=0x45，切换LED
if (ir_cmd == 0x45) {
LED = !LED;
}
}
}
// 其他任务......
}
}说明：
- 将接收头 OUT 接到 P3.2（INT0）。若需改口，请同步修改外部中断配置。
- 阈值为经验值，若解码不稳，请轻微调整
TH_*宏。 - 大多数遥控器不同键的命令码不同，先用串口观察，再按需映射到功能。
6. 调试与验证
- 步骤：
- 确认接收头接线正确、5V供电，靠近板上避免环境光干扰；
- 打开串口助手（9600-8N1），复位单片机；
- 对准接收头按遥控器按键，应看到形如 "ADDR=xx CMD=yy" 的打印；
- 记录常用键的 CMD 值，在代码里映射到相应功能（LED/蜂鸣器/电机等）。
- 常见问题：
- 无打印：检查 INT0 是否使能，是否设置下降沿；接收头OUT是否接到P3.2。
- 乱码/不稳定：阈值过松或过紧；接收头附近电源滤波不足；强光干扰。
- 只有重复码：遥控器按下过快或只识别到重复帧；靠近一些再试，或加大引导阈值容差。
- 反码校验失败：非NEC遥控或时序判定误差；尝试微调阈值，尤其是位0/1边界。
7. 扩展建议
- 用定时器中断驱动数码管，实时显示
CMD十六进制； - 支持多协议（如 NEC/RC5/Sony），通过首段时序特征判定选择解码器；
- 将命令映射为系统菜单控制（模式切换、数值增减）；
- 加入按键学习功能：长按本地键将当前CMD存入 EEPROM，下次上电仍有效。
通过本章，你已经掌握了红外遥控的核心解码技巧：用外部中断采边沿、用定时器测时间、用阈值分辨位型。结合此前的显示与执行部件，你可以快速构建完整的遥控控制系统。