第九课：看不见的信使——红外线
本帖最后由 我爱萝丽爱萝丽 于 2016-10-29 04:57 编辑从这一课开始学习第二个项目：红外遥控器。遥控器无论是搞智能家居还是搞DIY都是不可缺少的东西，远距离遥控加上单片机智能处理，让你轻轻抬一抬手指就能实现以往不可想象的事情。
通过练习第一个项目，你已经跨过了单片机的“门槛”，但是还没有真正入门，想要真正走进单片机的大堂，你还需要很多努力。
本课主要内容是构建一套简易的遥控器、接收机。
1.1 还记得程序怎么写吗
第一个项目之后，不知道你有没有自己做练习？三日不做而手生，如果忘记怎么新建工程了，赶紧回去复习吧。
电路焊接好以后先做什么？要先写一个小程序试试你的电路工作了没。
红外接收头在收到信号时会输出低电平，没有信号时会输出高电平。这个电平人眼不能看到，所以你需要用一个LED发光来指示是否收到信号。
你需要新建一个项目文件夹、新建一个工程，新写一个程序：
可以先拿现成的空调、电视遥控器来测试下，按下按键时LED会闪，说明我们的接收机已经成功收到信号了！
1.2 发射38kHz红外信号
什么是红外线？红外线也是光的一种，只是人眼看不见而已。所有的物体都会发射红外线，电灯也会发射红外线，为什么开了灯红外接收机的灯不亮，只有按下电视遥控器灯才会亮？
这是因为在红外接收头里，已经秘密做了协议，只有收到闪烁频率为38KHz的红外线，才会认为有正确信号。
也就是说，如果你能把一个手电筒一秒内开关3万8千次，就可以被红外接收机识别。
人没有那么快，但是神奇的单片机可以啊，一秒开关一百万次都轻松，你需要动脑筋想想怎么去写程序实现？
很简单，算一下38KHz的周期大概是26微秒，让遥控器发射13微秒红外线，再关闭13微秒，循环发射即可。
按下按键就能让接收机有反应的程序：
本帖最后由 我爱萝丽爱萝丽 于 2016-11-1 00:55 编辑
1.3 引脚推挽输出模式
做完1.2，你应该会发现我们的遥控器距离没有电视的遥控器距离远，几米外就没反应了。为什么？
复习知识点（11），这是因为现在单片机的高电平输出电流只有不到1ma，发射的红外线太小。
除了像第一个项目一样用三极管放大电流，只驱动一个LED的话，还可以直接使用单片机20ma电流的推挽输出模式。
知识点（38） 声明特殊寄存器 sfr P3M0=0xb2;
sfr 是声明寄存器的关键词；
P3M0 是设置P3口输出模式的寄存器；
0xb2 是P3M0这个寄存器的地址。
就跟sbit声明单片机引脚一样，声明之后程序里就可以使用。
知识点（39） <reg51.h>里装了什么
有足够好奇心的话你可以右键reg51、open打开看一看。其实里面都是寄存器声明哦，以后学习会逐个用到。
至于P3M0寄存器，是新型STC单片机新加入的，所以你要自己声明。
知识点（40） P3M0寄存器是什么
什么是寄存器？你可以想象为一个寄存器里有8个小房间，每个房间控制一个引脚，可以装1或者0，1代表打开推挽模式，0代表关。
知识点（41） 设置寄存器
怎么设置？直接写P3M0=0010 0000吗？
当然不是，我们人类用的是10进制，计算机用的是二进制，需要先换算才能正确写。
我知道很多人一想到进制之间的换算就会头晕，所以我推荐你使用电脑自带的强大工具“计算器”
打开Windows计算器工具，选择程序员选项：
点击BIN二进制选项，输入0010 0000，（最前面的0不起作用）
你会看到DEC十进制选项里已经自动转换成10进制32，所以正确的设置应该是P3M0=32;
同时HEX十六进制选项里也显示了20，写成P3M0=0x20;也是可以的，加上0x代表16进制。
改了程序以后遥控距离瞬间提高十米：
#include<reg51.h>
sfr P3M0=0xb2; //声明寄存器
sbit IR_LED=P3^5;//定义红外LED引脚
sbit Key1=P3^0; //定义按键1
void Delay13us() //@12.000MHz
{
unsigned char i;
i = 36;
while (--i);
}
main()
{
P3M0=32; //设置P3.5引脚为大电流模式
while(1)
{
if(Key1==0) //按键按下变成低电平
{
IR_LED=1; //发射38KHz方波红外信号
Delay13us();
IR_LED=0;
Delay13us();
}
else
{
IR_LED=0;
}
}
}
本帖最后由 我爱萝丽爱萝丽 于 2016-11-1 04:18 编辑
1.4 制定一个简单的通信协议
实验到这里，还有一个很不爽的问题需要解决：别的遥控器也能控制我们的接收机！
怎样让电视的遥控器只能控制电视，我们的遥控器只控制我们的呢？
这就跟二战时的电台谍战一样了，我们的电台可以收到敌人的信息，敌人的电台也能收到我们的，当时是怎么保密的呢？
欲保密，先加密。
制定一套跟别人不同的通信协议，就能让别的遥控器对你失灵了！
电视遥控器的通信协议很复杂，我们不必学他，给自己添烦恼，而是另辟蹊径，自己定义自己的协议。
这里先举个例子，定义一个超简单的协议：
发射20ms红外信号，代表按键1；
发射30ms红外信号，代表按键2；
发射40ms红外信号，代表按键3……
是不是特别简单(∩_∩)
在上一小节，我们发射红外的程序，发射一次是26微秒，发射100次才2.6ms，20ms需要769次。
用程序控制循环的时间，是不是跟以前的学的delay_n_ms()类似？如果忘记可以回去复习一下知识点（18）。
void TX_IR(unsigned int n)//发射N个红外信号 时间是26us*N
{
while(n)
{
IR_LED=1; //发射一个38KHz方波红外信号
Delay13us();
IR_LED=0;
Delay13us();
n=n-1;
}
}
遥控器用旧知识可以搞定，接收机要测量时间需要新技能：
知识点（42） 用while测量低电平时间
while(IR_IN==0)//如果引脚一直为低电平，一直循环
{
Delay1ms();
time=time+1;//每循环一次，就记录了1ms时间
}
循环程序不仅可以用来延时，还可以用来计时。当引脚变成高电平1时，IR_IN==0就不是“真”的了，
循环自动结束，这时看time的值就知道时间过去多少毫秒了。
当遥控器发射了20ms，由于环境的干扰，接收机可能收到20ms，也可能只收到18ms，有没有办法判断一个范围呢？
知识点（43） && “并且”运算符
if(time>15 && time<25)
两个&&代表“并且”的意思，time大于15，并且小于25，两个都正确才行。
用这样的方式，可以同时判断两个条件。
接收机参考程序，遥控器可以控制接收机的亮灭，更多功能就要看大家自己的练习了。甚至可以和第一个项目结合起来，遥控控制七色光芒。大家可以把自己的程序上传上来相互交流。
#include<reg51.h>
sbit LED=P3^5; //定义指示灯
sbit IR_IN=P3^4;//定义红外接收头引脚
unsigned char time; //定义一个数据，记录时间
void Delay1ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 12;
j = 169;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
main()
{
while(1)
{
if(IR_IN==0) //收到红外数据引脚变成低电平,开始测量
{
time=0;//先把时间清零
while(IR_IN==0)//如果引脚一直为低电平，一直循环
{
Delay1ms();
time=time+1;//每循环一次，就记录了1ms时间
}
//引脚变成高电平，循环结束
if(time>15&&time<25)//16ms~24ms低电平，按键1按下
{
LED=1;
}
if(time>25&&time<35)//26ms~34ms低电平，按键2按下
{
LED=0;
}
}
}
}
遥控器参考程序：
#include<reg51.h>
sfr P3M0=0xb2; //声明寄存器
sbit IR_LED=P3^5;//定义红外LED引脚
sbit Key1=P3^0; //定义按键1
sbit Key2=P3^1; //定义按键2
unsigned char Key1_old; //定义一个数据，记录Key1过去出现低电平
unsigned char Key1_action; //定义一个数据，传递Key1是否动作的消息
unsigned char Key2_old; //定义一个数据，记录Key2过去出现低电平
unsigned char Key2_action; //定义一个数据，传递Key2是否动作的消息
void Delay1ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 12;
j = 169;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void delay_n_ms(unsigned int n) //自己定义的延时n毫秒函数
{
while(n)
{
Delay1ms();
n=n-1;//每循环一次n减小1
}
}
void Delay13us() //@12.000MHz
{
unsigned char i;
i = 36;
while (--i);
}
void TX_IR(unsigned int n)//发射N个红外信号 时间是26us*N
{
while(n)
{
IR_LED=1; //发射一个38KHz方波红外信号
Delay13us();
IR_LED=0;
Delay13us();
n=n-1;
}
}
main()
{
IR_LED=0;//关闭红外LED
P3M0=32; //设置P3.5引脚为大电流模式
Key1_old=1; //进入循环前，先初始化标志位。按键还没按下，old是高电平
Key2_old=1;
while(1)
{
delay_n_ms(10); //系统周期，每循环一次10ms
if(Key1==1)
{
if(Key1_old==0) //如果本次是高电平，上次是低电平,检测到按键
{
Key1_action=1;
}
}
Key1_old=Key1; //保存高低电平
if(Key2==1)
{
if(Key2_old==0) //如果本次是高电平，上次是低电平,检测到按键
{
Key2_action=1;
}
}
Key2_old=Key2; //保存高低电平
//上面是完全模块化的按键检测程序，只传递出两个action消息
////////////////////////////////////////////
if(Key1_action==1)//有按键消息，处理按键功能
{
Key1_action=0; //处理过按键后要清0
TX_IR(769);//按键1发射20ms红外
}
if(Key2_action==1)//有按键消息，处理按键功能
{
Key2_action=0; //处理过按键后要清0
TX_IR(1153);//按键2发射30ms红外
}
}
}
本节课圆满结束 深入浅出，通俗易懂 xuexi学习学习了厉害厉害 厉害厉害，我来领牛币
学习到了，给楼主赞个 学习了
谢谢老师，通俗易懂！{:1_12:} 谢谢老师 在学习中 咦，红外的程序这么简单吗，我以前用的外部中断 是沙发吗
顶顶
顶顶顶
就讲的这么简单
认真学习，持续关注
萝莉回归了吗
慢慢等更
大神快更新，苦等了一周了，哈哈，希望大神在发射和接受程序上多一些注释，这样学起来会更容一些易。，那个红外发射的按键接线有点看不清，是把开关一端全部接地，另一端分别接5个io口不？ 顶顶顶
学习了，
暖贴暖贴暖贴暖贴 顶 顶 顶 顶顶顶顶。。。。。。。。。。。。。。。。。 收藏了，谢谢！
支持萝莉，辛苦了。
我是天才 发表于 2016-10-28 12:17
大神快更新，苦等了一周了，哈哈，希望大神在发射和接受程序上多一些注释，这样学起来会更容一些易。，那个 ...
是的 学习
我爱萝丽爱萝丽 发表于 2016-10-29 04:56
是的
哈哈，终于刷到更新了，发射和接受都做完了，接受用的电视遥控器，成功点亮，心里那个高兴啊，哈哈，期待发射程序