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红外线接收头遥控功能的实现
2021-11-22 20:50:08   点击:435

红外遥控功能,因其电路简单,控制方便,在电子制作和毕业设计中常常使用。

涉及知识点

  • GPIO中断接收
  • STM32中定时器的用法
  • 红外接收头的使用

外部中断和定时器的内容比较多,之后网文再详细分享。

一体化红外接收头VS1838B简介

  • 工作电压: 2.7V~5.5V
  • 应用电路
  • 外观、封装及尺寸 把接收头面向自己,左边为1脚,1脚OUT,2脚GND,3脚VCC。

应用场景

  • 视听器材(音箱、电视、录影机、碟机)
  • 家庭电器(冷气机、电风扇、电灯)
  • 其他红外线遥控产品

编码标准

红外接收头的型号有很多HS0038、VS1838B等,功能大致相同,只是引脚封装不同。

红外接收有几种统一的编码方式,采样哪种编码方式取决于遥控器使用的芯片,接收头收到的都是一样的。

电视遥控器使用的是专用集成发射芯片来实现遥控码的发射,通常彩电遥控信号的发射,就是将某个按键所对应的控制指令和系统码(由0和1组成的序列),调制在38KHz的载波上,然后经放大、驱动红外发射管将信号发射出去。

不同公司的遥控芯片,采样的遥控码格式也不一样,较普遍的有两种,一种NEC标准,一种是PHILIPS标准。

NEC标准: 当某个键按下时,系统首先发射一个完整的全码,如果按键超过108ms仍未松开,接下来发射的代码(连发代码)将由起始码(9ms)和结束码(2.5ms)组成。

一个完整的全码 = 引导码 +用户码 +用户码 + 数据码 + 数据反码。

其中,引导码高电平9ms,低电平4.5ms;

用户码和数据码共32位;其中前16位为用户识别码,能区别不同的红外遥控设备,以防止不同的机种遥控码互相干扰。 后16位数据码为8位的操作码和8位的操作反码,用于核对数据是否接收准确。

接收端根据数据码的不同做出相应的动作。

连发代码是在持续按键时发送的码。它告知接收端。某键是在被连续的按着。

PHILIPS标准: 逻辑“0”和逻辑“1”的定义。


我们使用的遥控器模块使用的是NEC标准,当我们点击红外遥控器上第一个按键Ch- 时,用示波器测量VS1838B的OUT引脚,示波器中抓取的信号如下:

我们可以看出跟下图标准的NEC协议的典型脉冲链的定义是一致的:

上图为NEC协议的典型脉冲链。协议规定低位首先发送

首先发送9ms+4.5ms的引导码,接下来是两字节用户码,第三字节是数据码(按键码),用来判断按键值,第四字节是数据反码,可以用来校验,提高按键的准确性。

注意: 我们会发现上面两个图中波形的高低电平 实际上是相反的,因为红外接收头将38K载波信号过滤,接收到的波形刚好与发射波形相反。

难点:数据0和1的判断: 所谓的解码就是一个区分脉冲宽度的过程。红外信号的“0”和“1”是通过脉冲持续时间的长短来区分的,NEC标准的“0”和“1”的定义如下:

引导码:9ms 的载波+4.5ms 的空闲。 比特值“0”:560us 的低电平+560us 的高电平。 比特值“1”:560us 的低电平+1.68ms 的高电平。

VS1838B 这个红外一体化接收头,当收到有载波的信号的时候,会输出一个低电平,空闲的时候会输出高电平。

数据处理流程

结果展示

接线

与VS1838B连接:

  • 红外接收头的OUT引脚连接PA7
  • VCC连接3.3V
  • GND接地

与USB转TTL串口相连: 用于打印调试信息

  • USB转TTL串口的TXD与核心板的PA10相连
  • USB转TTL串口的RXD与核心板的PA9相连
  • USB转TTL串口的VCC与3V3跳线短接

键码值输出

按红外遥控的各个按键,串口打印输出各个按键值如下:

对红外遥控器键码值整理如下:

下面视频中抓取的是第一个按键的脉冲信号:

我们通过观察视频发现它的四个字节的数据如下: 00000000 11111111 10100010 01011101

其中: 头两个字节00000000 11111111,即用户码,值为:0x00FF; 第三个字节就是Command命令字,10100010,这个数字对应十进制就是162,对应16进制就是0xA2。

一般我们就利用第三个字节的值,进行不同的功能定义。 第四字节01011101,可以看出与第三字节10100010互为反码。

但是我们通过上面NEC编码部分的介绍可知,NEC协议规定低位首先发送。所以上面打印输出的162(10100010),需要高低位反过来,即第一个按键的二进制真实编码为:01000101,即十六进制的0x45。

我们将所有的按键重新计算,所有编码就能够得到网上的按键编码图了。

其实我们只要每个按键能准确得到一个不同键码值,然后程序中根据不同值,执行不同流程即可,对于“CH-”键码值是162还是0x45,其实对功能的实现没有影响。



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