先看一下我們將要使用的51單片機綜合學習系統能完成哪些實驗與產品開發工作：分別有流水燈，數碼管顯示，液晶顯示，按鍵開關，蜂鳴器奏樂，繼電器控制，IIC總線，SPI總線，PS/2實驗，AD模數轉換，光耦實驗，串口通信，紅外線遙控，無線遙控，溫度傳感，步進電機控制等等。

上圖是我們將要使用的51單片機綜合學習系統硬件平臺，本期實驗我們用到了綜合系統主機，1602液晶屏、超薄型紅外線遙控器，綜合系統其它功能模塊原理與使用詳見前幾期《電子制作》雜志及后期連載教程介紹。

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控方式。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也被紛紛采用。

1、紅外遙控系統

通用紅外遙控系統由發射和接收兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖1所示。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路。

這就是我們將要實驗使用的高質量超薄型紅外線遙控器。

2、遙控發射器及其編碼

遙控發射器專用芯片很多，根據編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現以日本NEC的uPD6121G組成發射電路為例說明編碼原理，我們使用的超薄型紅外線遙控器使用的就是6121編碼。當發射器按鍵按下后，即有遙控碼發出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖2所示。

上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經38kHz的載頻進行二次調制以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發射二極管產生紅外線向空間發射，如圖3所示。

UPD6121G產生的遙控編碼是連續的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾，如我們可以同時使用電視機、機頂盒、功放等遙控器，但它們不會產生誤觸發。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。

遙控器在按鍵按下后，周期性地發出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數不同而不同，大約在45～63ms之間，圖4為發射波形圖。

當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數據碼（9ms~18ms）和這8位數據的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發射的代碼（連發代碼）將僅由起始碼（9ms）和結束碼（2.5ms）組成。

代碼格式（以接收代碼為準，接收代碼與發射代碼反向）

①位定義

②單發代碼格式

③連發代碼格式

注：代碼寬度算法：

16位地址碼的最短寬度：1.12×16=18ms 16位地址碼的最長寬度：2.24ms×16=36ms

可以得知8位數據代碼及其8位反代碼的寬度和不變：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms

所有32位代碼的寬度為（18ms+27ms）~(36ms+27ms)

對于紅外線遙控對于很多電子愛好者來講，都感覺到非常神奇，看不到，摸不著，但能實現無線遙控，其實控制的關鍵就是我們要用單片機芯片來識別紅外線遙控器發出紅外光信號，即我們通常所說的解碼，單片機得知發過來的是什么信號，然后再做出相應的判斷與控制，如我們按電視機遙控器的頻道按鈕，則單片機會控制更換電視頻道，如按的是遙控器音量鍵，則單片機會控制增減音量。而解碼的關鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發現“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據高電平的寬度區別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。根據碼的格式，應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結果碼完成后才能讀碼。

接收器及解碼

一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。你可以在51單片機綜合學習系統的右上角發現黑色的一體化紅外線接收頭。

說了這么多，下面我們來一起看一下一個簡單實驗，我們按紅外遙控器上的按鈕，一體化接收頭將輸出怎么樣的信號。由于文章篇幅有限，解碼源程序比較長，所以讀者朋友可以通過網絡或電子郵件向我們索取，當然，也可以在51單片機綜合學習系統的配套光盤中找到，有若干紅外線解碼程序供讀者學習使用。我們將通過示波器來察看紅外線遙控器波形的過程圖。與傳統的示波器不同，數字示波器可以記錄下一定時間內的波形變化，因此，用來分析紅外線編碼非常方便。

如圖所示，是一個紅外解碼，并通過1602液晶顯示的實驗實例，源程序在配套光盤中找到，然后運行該程序，按遙控器上任一按鍵，液晶屏將顯示出遙控器按鍵的鍵碼值，用16進制表示，如圖中所示的鍵碼為：26H。這是一個程序顯示結果，那么在一體化紅外線接收頭輸出的到底是什么信號呢？下面我們就用示波器來一起看一下。


按紅外線遙控器上的按鈕，我們通過數字示波器的波形捕捉功能，截取圖像如上，可以看到示波器屏幕上出現脈沖波形。在此，要特別說明一點，紅外線遙控器的發射和接收端的電平狀態為反相的關系，即發射是“1”的話，則接收端的數據為“0”。


現在波形已被我們截下來了，然后我們需要根據前面所講的6121編碼規則來進行紅外線信號的分析。從示波器的屏幕中，我們可以清楚地看到，紅外遙控信號的編碼組成規律，最前面的是引導碼，其次是地址碼，最后是數據碼。圖中上面部分顯示完整的一串波形全覽。下方放大的波形看上去顯示不全，還有一部分數據不在顯示范圍之內，可以通過示波器旋鈕來移動左右位置。