红外遥控 Arduino 实例 DF创客社区 - Powered by Discuz! Archiver

大连林海 发表于 2014-12-20 13:53:14

红外遥控 Arduino 实例

先来说下制作这个DEMO的所经历的曲折以及知识点：
[*]学习NEC协议；
[*]学习AVR的定时与中断，因为Arduino是在AVR的基础上实现的；
[*]编程实现NEC解码；
[*]解码未成功，最终使用Ken Shirriff的解码类库，成功实现DEMO；
下面进入正题1. 首先介绍下红外接收头红外接收头有三个引脚如下图http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704223702_10027.jpg三个引脚含义上图标的非常清晰：VOUT接模拟口，GND接GND，VCC接电源。红外遥控器发出的信号是一连串的二进制脉冲码。为了使其在无线传输过程中免受其他红外信号的干扰,通常都是先将其调制在特定的载波频率上,然后再经红外发射二极管发射出去,而红外线接收装置则要滤除其他杂波,只接收该特定频率的信号并将其还原成二进制脉冲码,也就是解调.工作原理：内置接收管将红外发射管发射出来的光信号转换为微弱的电信号，此信号经由IC内部放大器进行放大，然后通过自动增益控制、带通滤波、解调发、波形整形后还原为遥控器发射出的原始编码，经由接收头的信号输出脚输入到电器上的编码识别电路。
2. NEC协议要想对某一遥控器进行解码必须要了解该遥控器的编码方式。我们的这个DEMO使用的遥控器的编码方式为：NEC协议。特点：
（1）8位地址位，8位命令位
（2）为了可靠性地址位和命令位被传输两次
（3）脉冲位置调制
（4）载波频率38khz
（5）每一位的时间为1.125ms或2.25ms 逻辑0 和1 的定义如下图：
http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704223926_48586.jpg
按键按下立刻松开的发射脉冲：http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704223955_59463.jpg
上面的图片显示了NEC的协议典型的脉冲序列。注意：这是首先发送LSB（最低位）的协议。在上面的脉冲传输的地址为0x59命令为0x16。一个消息是由一个9ms的高电平开始，随后有一个4.5ms的低电平，（这两段电平组成引导码）然后由地址码和命令码。地址和命令传输两次。第二次所有位都取反，可用于对所收到的消息中的确认使用。总传输时间是恒定的，因为每一点与它取反长度重复。如果你不感兴趣，你可以忽略这个可靠性取反，也可以扩大地址和命令，以每16位！按键按下一段时间才松开的发射脉冲：
http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704224031_80886.jpg
一个命令发送一次，即使在遥控器上的按键仍然按下。当按键一直按下时，第一个110ms的脉冲不上图一样，随后每110ms重复代码传输一次。这个重复代码是由一个9ms的高电平脉冲和一个2.25ms低电平和560μs的高电平组成。·重复脉冲：
http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704224102_79022.jpg注意：脉冲波形进入一体化接收头以后，因为一体化接收头里要进行解码、信号放大和整形，故要注意：在没有红外信号时，其输出端为高电平，有信号时为低电平，故其输出信号电平正好和发射端相反。接收端脉冲大家可以通过示波器看到，结合看到的波形理解程序。
3. 实现的效果以及器材器材及数量：
红外遥控器：1个；
红外接收头：1个；
LED灯：1个；
220Ω电阻：1个；
多彩面包线：若干；实现效果：按下遥控器的EQ键盘LED亮，按下电源键LED灭。http://www.oseye.net/upload/attached/image/20120704/20120704224147_77449.jpg
4. 编码实现根据NEC 特点和接收端的波形，将接收端的波形分成四部分：引导码（9ms 和4.5ms 的脉冲）、地址码16 位（包括8 位的地址码和8 位的地址的取反）、命令码16 位（包括8 位命令位和8 位命令位的取反）、重复码（9ms、2.25ms、560us 脉冲组成）。利用定时器对接收到的波形的高电平段和低电平段进行测量，根据测量到的时间来区分：逻辑“0”、逻辑“1”、引导脉冲、重复脉冲。引导码和地址码只要判断是正确的脉冲即可，不用存储，但是命令码必须存储，因为每个按键的命令码都不同，根据命令码来执行相应的动作。代码如下：
[*]#define LED 7//LED灯
[*]#define IR_IN 8 //红外接收
[*]int Pulse_Width=0;//存储脉宽
[*]int ir_code=0x00;//命令值
[*]
[*]void timer1_init(void)//定时器初始函数
[*]{
[*] TCCR1A = 0X00;
[*] TCCR1B = 0X05;//给定时器时钟源
[*] TCCR1C = 0X00;
[*] TCNT1 = 0X00;
[*] TIMSK1 = 0X00; //禁止定时器溢出中断
[*]}
[*]
[*]void remote_decode(void)//译码函数
[*]{
[*] TCNT1=0X00;
[*] while(digitalRead(8))//是高就等待
[*] {
[*] if(TCNT1>=1563) //当高电平持续时间超过100ms，表明此时没有按键按下
[*] {
[*] ir_code = 0xff00;
[*] return;
[*] }
[*] }
[*] //如果高电平持续时间不超过100ms
[*] TCNT1=0X00;
[*] while(!(digitalRead(8))); //低等待
[*]
[*] Pulse_Width=TCNT1;
[*] TCNT1=0;
[*]
[*] if(Pulse_Width>=140&&Pulse_Width<=141)//9ms
[*] {
[*] while(digitalRead(8));//是高就等待
[*]
[*] Pulse_Width=TCNT1;
[*] TCNT1=0;
[*] if(Pulse_Width>=68&&Pulse_Width<=72)//4.5ms
[*] {
[*] pulse_deal();
[*] return;
[*] }else if(Pulse_Width>=34&&Pulse_Width<=36)//2.25ms
[*] {
[*] while(!(digitalRead(8)));//低等待
[*] Pulse_Width=TCNT1;
[*] TCNT1=0;
[*] if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)//560us
[*] {
[*] return;
[*] }
[*] }
[*] }
[*]}
[*]
[*]void pulse_deal()//接收地址码和命令码脉冲函数
[*]{
[*] int i;
[*]
[*] //执行8个0
[*] for(i=0; i<8; i++)
[*] {
[*] if(logic_value() != 0) //不是0
[*] return;
[*] }
[*]
[*] //执行6个1
[*] for(i=0; i<6; i++)
[*] {
[*] if(logic_value()!= 1) //不是1
[*] return;
[*] }
[*]
[*] //执行1个0
[*] if(logic_value()!= 0) //不是0
[*] return;
[*]
[*] //执行1个1
[*] if(logic_value()!= 1) //不是1
[*] return;
[*]
[*] //解枂遥控器编码中的command指令
[*] ir_code=0x00;//清零
[*]
[*] for(i=0; i<16;i++ ){
[*] if(logic_value() == 1){ir_code |=(1<<i);}
[*] }
[*]}
[*]
[*]
[*]void remote_deal(void)//执行译码结果函数
[*]{
[*] switch(ir_code)
[*] {
[*] case 0xff00://停止
[*] digitalWrite(LED,LOW);//LED亮
[*] break;
[*] case 0xfe01://VOL+
[*] digitalWrite(LED,HIGH);//LED灭
[*] break;
[*] }
[*]}
[*]
[*]char logic_value()//判断逻辑值“0”和“1”子函数
[*]{
[*] while(!(digitalRead(8))); //低等待
[*] Pulse_Width=TCNT1;
[*] TCNT1=0;
[*]
[*] if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)//低电平560us
[*] {
[*] while(digitalRead(8));//是高就等待
[*] Pulse_Width=TCNT1;
[*] TCNT1=0;
[*]
[*] if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)//接着高电平560us
[*] return 0;
[*] else if(Pulse_Width>=25&&Pulse_Width<=27) //接着高电平1.7ms
[*] return 1;
[*] }
[*] return -1;
[*]}
[*]
[*]
[*]
[*]void setup()
[*]{
[*] unsigned char i;
[*] pinMode(LED,OUTPUT);//设置与LED连接的引脚为输出模式
[*] pinMode(IR_IN,INPUT);//设置红外接收引脚为输入
[*]}
[*]
[*]void loop()
[*]{
[*] timer1_init();//定时器初始化
[*] while(1)
[*] {
[*] remote_decode(); //译码
[*] remote_deal(); //执行译码结果
[*] }
[*]}
代码中的脉髋Pulse_Width比较值如7和10是如何算出来的呢？引用Atommann的解释：代码中用了 AVR 的 16 位 Timer/Counter 1，它的工作行为受几个寄存器的控制，这个可以在下面这个初始化函数里进行了设置： void timer1_init(void)//定时器初始函数 { TCCR1A = 0X00; TCCR1B = 0X05;//给定时器时钟源 TCCR1C = 0X00; TCNT1 = 0X00; TIMSK1 = 0X00; //禁止定时器溢出中断 } 其中把 TCCR1B 设置为 0x05，你看 atmega88/168/328 的数据手册第 131/132 页对这个寄存器的描述： 15.11.2 TCCR1B - Timer/Counter1 Control Register B 0x05 把 Timer/Counter 1 的时钟源设置成 clk_IO/1024，Arduino 的时钟频率是 16MHz，这里的 clk_IO 的频率也应当是 16MHz，Timer/Counter 1 的时钟频率就是 16MHz/1024 想象一下 Timer/Counter 的工作行为，它按照前面设定的时钟源进行计数，TCNT1 就是它的计数值，我们最开始把它清 0，然后开启它，它就开始数数。事实上我们已经知道了 Timer/Counter 1 的时钟频率，那就可以算出它的周期（就是数字每加 1 的时间有多长）时钟频率 = 16MHz/1024 = 16000000/1024 周期 = 1/时钟频率 = 1/(16000000/1024) 上面的时间单位是秒，乘上 1000000 就把单位换成 us 周期 = 1000000/(16000000/1024) = 64us 上面的例子程序里有下面的语句： if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)//低电平560us Pulse_Width 就是取的 TCNT1 的值 64us*7 = 448us 64us*10 = 640us 560us 正好介于两者之间，就是这样算的。以上知识点需要看点AVR的中断以及定时器相关知识。
5. 上面编码实现存在的问题上述编码中并未真正实现预定的效果，主要原因是因为在对0和1的解码不成功，脉宽不匹配。我尝试使用串口输出调试，才发现这一问题。希望哪位兄弟给指点下，可联系我，非常感谢。6. 使用 Ken Shirriff 的解码类库Ken Shirriff的解码类库 IRremote，它在解码和发射红外线指令方面堪称一流，它尝试匹配不同生产厂商使用的标准，如NEC, Sony SIRC, Philips RC5, Philips RC6, 和 raw。下载IRremote。
[*]#include <IRremote.h>
[*]
[*]int RECV_PIN = 8;
[*]int LED=7;
[*]
[*]IRrecv irrecv(RECV_PIN);
[*]
[*]decode_results results;
[*]
[*]void setup()
[*]{
[*] Serial.begin(9600);
[*] irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
[*] pinMode(LED,OUTPUT);
[*]}
[*]
[*]void loop() {
[*] if (irrecv.decode(&results)) {
[*] if(results.value==0xFFE01F){
[*] digitalWrite(LED,HIGH);
[*] }else if(results.value==0xFFA25D){
[*] digitalWrite(LED,LOW);
[*] }
[*] irrecv.resume(); // Receive the next value
[*] }
[*]}
参考资料：《基于Arduino的趣味电子制作》

Eric 发表于 2014-12-20 21:42:46

好详细的应用啊~收藏了,谢了

Grey 发表于 2014-12-21 11:17:37

感谢分享，Mark一下

大连林海 发表于 2014-12-21 16:22:31

Eric 发表于 2014-12-20 21:42
好详细的应用啊~收藏了,谢了

做出来的话录个视频吧

大连林海 发表于 2014-12-21 16:22:44

Grey 发表于 2014-12-21 11:17
感谢分享，Mark一下

其他您的成功

drink 发表于 2014-12-21 16:40:28

钻研得好深啊

野马草上飞 发表于 2014-12-21 18:48:55

牛X啊，不能忍

大连林海 发表于 2014-12-21 19:07:24

野马草上飞发表于 2014-12-21 18:48
牛X啊，不能忍

都是大神的作品我转来让大家伙学学:P

社区活动向导 发表于 2014-12-21 21:51:49

谢谢科普啊。。。需要这样的科普帖，可怜我们这些小白

Phoebe 发表于 2014-12-21 22:09:28

几年前我做过一个万能遥控器，那个时候玩了一段时间的红外，还是挺有意思的。改天我找下资料还在不，拿出来分享下哈哈

Youyou 发表于 2014-12-21 23:49:55

第一种代码非常不错，配合上时序图，能深入了解红外协议。

大连林海 发表于 2014-12-22 13:30:52

drink 发表于 2014-12-21 16:40
钻研得好深啊

做这个的大神分享的转来大家看看

大连林海 发表于 2014-12-22 13:31:32

Youyou 发表于 2014-12-21 23:49
第一种代码非常不错，配合上时序图，能深入了解红外协议。

您也多多在本版块发帖供大家学习

大连林海 发表于 2014-12-22 13:31:59

Phoebe 发表于 2014-12-21 22:09
几年前我做过一个万能遥控器，那个时候玩了一段时间的红外，还是挺有意思的。改天我找下资料还在不，拿出来 ...

期待您作品的分享期待哦

大连林海 发表于 2014-12-22 13:32:31

社区活动向导发表于 2014-12-21 21:51
谢谢科普啊。。。需要这样的科普帖，可怜我们这些小白

我也是小白哦愿意为大家搜这样的帖子

luna 发表于 2014-12-23 10:25:08

非常认真的教程，学习起来

Angelo 发表于 2014-12-23 10:36:41

LZ真得很会钻研啊, 要是我就直接用Arduino提供的库了~~:lol

大连林海 发表于 2014-12-23 18:29:38

luna 发表于 2014-12-23 10:25
非常认真的教程，学习起来

希望能有器材做起来

大连林海 发表于 2014-12-23 18:30:08

Angelo 发表于 2014-12-23 10:36
LZ真得很会钻研啊, 要是我就直接用Arduino提供的库了~~

根据这个可否用库做补充呢

Eric 发表于 2014-12-24 21:35:50

大连林海发表于 2014-12-21 16:22
做出来的话录个视频吧

好的,这个东东我手头还有预料,哈哈哈,待弄好后上视频

大连林海 发表于 2014-12-25 18:05:29

Eric 发表于 2014-12-24 21:35
好的,这个东东我手头还有预料,哈哈哈,待弄好后上视频

期待您的视频分享为本帖丰富内容哦

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