红外遥控小车.docx
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红外遥控小车
红外遥控小车的制作
指示灯
51单片机
一体化红外接收头VS1838B
红外遥控器
电机驱动模块
第一部分：
红外遥控的解码
红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。
由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。
工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。
发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
遥控发射器及其编码：
遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以兼容NEC的uPD6121G芯片发射码格式的芯片组成发射电路为例说明编码原理。
当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。
这种遥控码具有以下特征：
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2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，如图。
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。
芯片厂商把用户识别码固定为十六进制的一组数；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。
遥控器在按键按下后，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。
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发射代码由一个起始码（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（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。
接收器及解码：
一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。
实物如下图所示：
电源端
接地端
信号输出端
注意：
一体化红外接收头在使用时，应通过一个限流电阻与电源连接。
红外接收头将38K载波信号过虑，得到与发射代码反向接收代码。
也就是说
若发射端发射的是：
则接受端解析输出的是：
解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。
如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，
因此取0.56ms+（1.12-0.56）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。
根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。
第二部分：
程序中的子函数
1、指示灯函数：
//当一体化接收头接收到信号并解析成功后，指示灯闪烁一下
sbitzhishideng=P1^0;
voidzhishi（）
{
unsignedchari=200,j=125;
zhishideng=0;
while（i--）
while（j--）;
zhishideng=1;
}
2、中断控制函数：
//当有按键按下时，触发外部中断0，中断函数先对红外的引导码进行识别，若识别正确，则调用后面的解码函数对红外进行解码。
voidInt0（void）interrupt0
{
EX0=0;//关闭外中断0，不再接收二次红外信号的中断，只解码当前红外信号
TH0=0;//定时器T0的高8位清0
TL0=0;//定时器T0的低8位清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==0）;//如果是低电平就等待，给引导码低电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
LowTime=TH0*256+TL0;//保存低电平时间
TH0=0;//定时器T0的高8位清0
TL0=0;//定时器T0的低8位清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==1）;//如果是高电平就等待，给引导码高电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
HighTime=TH0*256+TL0;//保存引导码的高电平长度
if（（LowTime>8500）&&（LowTime<9500）&&（HighTime>4200）&&（HighTime<4800））//如果是引导码,就开始解码,否则放弃。
{
if（DeCode（）==1）//执行遥控解码功能
{
//此处是小车的功能实现代码
}
zhishi（）;
}
EX0=1;//开启外中断EX0
}
3、单片机解码红外函数：
//当正确识别后，函数返回1。
（注：
本小车的单片机使用的是12M的晶振）
bitDeCode（void）
{
unsignedchari,j;
unsignedchartemp;//储存解码出的数据
for（i=0;i<4;i++）//连续读取4个用户码和键数据码
{
for（j=0;j<8;j++）//每个码有8位数字
{
temp=temp>>1;//temp中的各数据位右移一位，因为先读出的是高位数据
TH0=0;//定时器清0
TL0=0;//定时器清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==0）;//如果是低电平就等待，低电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
LowTime=TH0*256+TL0;//保存低电平宽度
TH0=0;//定时器清0
TL0=0;//定时器清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==1）;//如果是高电平就等待
TR0=0;//关闭定时器T0
HighTime=TH0*256+TL0;//保存高电平宽度
if（（LowTime<460）||（LowTime>660））return0;//如果低电平长度不在合理范围，则认为出错，停止解码
if（（HighTime>460）&&（HighTime<660））temp=temp&0x7f;//如果高电平时间在560微秒左右，则该位是0。
if（（HighTime>1500）&&（HighTime<1900））temp=temp|0x80;//如果高电平时间在1680微秒左右，则该位是1。
}
a[i]=temp;//将解码出的字节值储存在a[i]
}
if（a[2]==~a[3]）return1;//验证键数据码和其反码是否相等,一般情况下不必验证用户码。
}
第三部分：
程序整体
1、首先从实现最简单的功能开始：
前进、后退和停止。
#include//包含单片机寄存器的头文件
sbitIR=P3^2;//将IR位定义为P3.2引脚
sbitzhishideng=P1^0;
sbitdianji1=P1^1;
sbitdianji2=P1^2;
unsignedchara[4];//储存用户码、用户反码与键数据码、键数据反码
unsignedintLowTime,HighTime;//储存高、低电平的宽度
voidzhishi（）//指示灯函数
{
unsignedchari=200,j=125;
zhishideng=0;
while（i--）
while（j--）;
zhishideng=1;
}
bitDeCode（void）//单片机解码函数
{
unsignedchari,j;
unsignedchartemp;//储存解码出的数据
for（i=0;i<4;i++）//连续读取4个用户码和键数据码
{
for（j=0;j<8;j++）//每个码有8位数字
{
temp=temp>>1;//temp中的各数据位右移一位，因为先读出的是高位数据
TH0=0;//定时器清0
TL0=0;//定时器清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==0）;//如果是低电平就等待，低电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
LowTime=TH0*256+TL0;//保存低电平宽度
TH0=0;//定时器清0
TL0=0;//定时器清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==1）;//如果是高电平就等待
TR0=0;//关闭定时器T0
HighTime=TH0*256+TL0;//保存高电平宽度
if（（LowTime<460）||（LowTime>660））return0;//如果低电平长度不在合理范围，则认为出错，停止解码
if（（HighTime>460）&&（HighTime<660））temp=temp&0x7f;//如果高电平时间在560微秒左右，则该位是0
if（（HighTime>1500）&&（HighTime<1900））temp=temp|0x80;//如果高电平时间在1680微秒左右，则该位是1
}
a[i]=temp;//将解码出的字节值储存在a[i]
}
if（a[2]==~a[3]）return1;//验证键数据码和其反码是否相等,一般情况下不必验证用户码
}
voidmain（）
{
EA=1;//开启总中断
EX0=1;//开外中断0
ET0=1;//定时器T0中断允许
TMOD=0x01;//使用定时器T0的模式1
TR0=0;//定时器T0关闭
while
（1）;//等待用户的按键操作
}
voidInt0（void）interrupt0
{
EX0=0;//关闭外中断0，不再接收二次红外信号的中断，只解码当前红外信号
TH0=0;//定时器T0的高8位清0
TL0=0;//定时器T0的低8位清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==0）;//如果是低电平就等待，给引导码低电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
LowTime=TH0*256+TL0;//保存低电平时间
TH0=0;//定时器T0的高8位清0
TL0=0;//定时器T0的低8位清0
TR0=1;//开启定时器T0
while（IR==1）;//如果是高电平就等待，给引导码高电平计时
TR0=0;//关闭定时器T0
HighTime=TH0*256+TL0;//保存引导码的高电平长度
if（（LowTime>8500）&&（LowTime<9500）&&（HighTime>4200）&&（HighTime<4800））//如果是引导码,就开始解码,否则放弃。
{
if（DeCode（）==1）//执行遥控解码功能
{
if（a[2]==0x09）{P0=0x05;}//如果按下后退键，则电机反转
if（a[2]==0x15）{P0=0x0a;}//如果按下前进键，则电机正转
if（a[2]==0x47）{dianji1=dianji2=0;}//如果按下停止键，则电机不使能
}
zhishi（）;//指示灯闪烁，表示正确解析红外信号并进行相关操作，且有适当延时效用
}
EX0=1;//开启外中断EX0
}
2、在实现了前进、后退和停止的功能后，我们可对程序进行适当扩充，使小车具有除前进、后退和停止功能外，还具有开启、加速、减速、左转、右转和原地打转的功能。
代码如下：
#include
sbitjieshou=P3^2;
sbitzhishideng=P1^0;
unsignedcharflag1=0,flag2=0;
unsignedchara[4];
unsignedinthightime,lowtime;
voiddelay（unsignedchari）//延时函数
{
unsignedcharj=124;
while（i--）
while（j--）;
}
voidzhishi（）//指示灯函数
{
zhishideng=0;
delay（200）;
zhishideng=1;
}
intshibie（）//单片机解码红外函数
{
unsignedchari,x,temp;
for（i=0;i<4;i++）
{
for（x=0;x<8;x++）
{
temp=temp>>1;
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
while（jieshou==0）;
TR0=0;
lowtime=TH0*256+TL0;
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
while（jieshou==1）;
TR0=0;
hightime=TH0*256+TL0;
if（lowtime<400||lowtime>700）return0;
if（hightime>450&&hightime<675）temp=temp&0x7f;
if（hightime>1410&&hightime<1955）temp=temp|0x80;
}
a[i]=temp;
}
if（a[2]==~a[3]）return1;
}
voidmain（）
{
EA=1;//开启总中断
EX0=1;//开外中断0
ET0=1;//定时器T0中断允许
TMOD=0x01;//使用定时器T0的模式1
TR0=0;//定时器T0关闭
while
（1）
{
if（flag1=='+'）//前进时，把速度分为5挡，通过占空比来控制
{
if（flag2==1）{P0=0xf5;delay
（2）;P0=0xf0;delay（8）;}
if（flag2==2）{P0=0xf5;delay（4）;P0=0xf0;delay（6）;}
if（flag2==3）{P0=0xf5;delay（6）;P0=0xf0;delay（4）;}
if（flag2==4）{P0=0xf5;delay（8）;P0=0xf0;delay
（2）;}
if（flag2==5）{P0=0xf5;}
}
if（flag1=='-'）//后退时，分6挡，其中0挡是停止挡，是避免小车停止这一功能另写一个子函数而进行的结合；另外5个挡才是真正通过占空比来进行后退调速的
{
if（flag2==0）{P0=0xf0;}
if（flag2==1）{P0=0xfa;delay
（2）;P0=0xf0;delay（8）;}
if（flag2==2）{P0=0xfa;delay（4）;P0=0xf0;delay（6）;}
if（flag2==3）{P0=0xfa;delay（6）;P0=0xf0;delay（4）;}
if（flag2==4）{P0=0xfa;delay（8）;P0=0xf0;delay
（2）;}
if（flag2==5）{P0=0xfa;}
}
if（flag1=='<'）//左转功能，通过控制左右轮速度的不同而进行左转
{
P0=0xf4;delay（3）;P0=0xf1;delay（7）;
}
if（flag1=='>'）//右转功能，通过控制左右轮速度的不同而进行右转
{
P0=0xf4;delay（7）;P0=0xf1;delay（3）;
}
if（flag1=='o'）{P0=0xf4;}//原地打转功能，通过一边轮转，一边轮不转来实现
}
}
voidint0（）interrupt0//中断函数
{
EX0=0;
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
while（jieshou==0）;
TR0=0;
lowtime=TH0*256+TL0;
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
while（jieshou==1）;
TR0=0;
hightime=TH0*256+TL0;
if（lowtime>8460&&lowtime<9550&&hightime>3910&&hightime<5100）
{
if（shibie（）==1）
{
if（a[2]==0x45）{flag1='+';flag2=3;}//开启直流电机
if（a[2]==0x47）{flag1='-';flag2=0;}//关闭直流电机
if（a[2]==0x09）{flag1='+';flag2=flag2+1;if（flag2==6）flag2=1;}//前进
if（a[2]==0x15）{flag1='-';flag2=flag2+1;if（flag2==6）flag2=1;}//后退
if（a[2]==0x40）{flag1='<';}//左转
if（a[2]==0x43）{flag1='>';}//右转
if（a[2]==0x16）{flag1='o';}//原地打转
}
zhishi（）;//指示灯闪烁
}
EX0=1;
}
第四部分：
说明和注意事项
1、本制作中，单片机的晶振为12Mhz的，若使用其他频率的晶振，要对程序里红外解码的有关部分进行数值上的修改，否则单片机不能正确识别和解码。
2、一体化红外接收头容易受到干扰，故应该让接收头远离电机（电机需要大电流，在加减速时会造成很大的干扰）和单片机。
实际制作中，可以用硬棒把接收头架起来。
3、红外遥控的距离有限，大概为7-8米左右，故应当注意遥控的距离。
4、本制作中使用的车体是四驱的，即含有四个独立电机。
其中车体一边的两电机并联接入驱动模块中使用，其效果如同两驱的一样。
所以也适用于只有两个独立电机的车体。
5、本制作中，电机驱动使用的是双H桥直流电机驱动成品模块，其说明图如下（读者可以自己使用L298来制作）：
电机A、B的正反转控制
电机A、B的使能控制
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