第九课：看不见的信使——红外线

我爱萝丽爱萝丽

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。

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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！

我爱萝丽爱萝丽

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：

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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：

1. #include<reg51.h>
   
2. 
   
3. sfr P3M0=0xb2;     //声明寄存器
   
4. 
   
5. sbit IR_LED=P3^5;  //定义红外LED引脚
   
6. sbit Key1=P3^0;    //定义按键1
   
7. 
   
8. void Delay13us()                //@12.000MHz
   
9. {
   
10.         unsigned char i;
    
11. 
    
12.         i = 36;   
    
13.         while (--i);
    
14. }
    
15. 
    
16. main()
    
17. {
    
18.         P3M0=32;      //设置P3.5引脚为大电流模式
    
19. 
    
20.         while(1)
    
21.         {
    
22.                 if(Key1==0)        //按键按下变成低电平
    
23.                 {
    
24.                         IR_LED=1;        //发射38KHz方波红外信号
    
25.                         Delay13us();
    
26.                         IR_LED=0;
    
27.                         Delay13us();
    
28.                 }
    
29.                 else
    
30.                 {
    
31.                         IR_LED=0;
    
32.                 }
    
33.         }
    
34. }

复制代码

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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。

1. #include<reg51.h>
   
2. 
   
3. sbit LED=P3^5;    //定义指示灯
   
4. sbit IR_IN=P3^4;  //定义红外接收头引脚
   
5. 
   
6. 
   
7. unsigned char time;    //定义一个数据，记录时间
   
8. 
   
9. 
   
10. void Delay1ms()                //@12.000MHz
    
11. {
    
12.         unsigned char i, j;
    
13. 
    
14.         i = 12;
    
15.         j = 169;
    
16.         do
    
17.         {
    
18.                 while (--j);
    
19.         } while (--i);
    
20. }
    
21. 
    
22. 
    
23. main()
    
24. {
    
25.         
    
26.         while(1)
    
27.         {
    
28.                
    
29.                 if(IR_IN==0)        //收到红外数据引脚变成低电平,开始测量
    
30.                 {
    
31.                         time=0;  //先把时间清零
    
32.                         while(IR_IN==0)  //如果引脚一直为低电平，一直循环
    
33.                         {
    
34.                                 Delay1ms();
    
35.                                 time=time+1;  //每循环一次，就记录了1ms时间
    
36.                         }
    
37.                         //引脚变成高电平，循环结束
    
38.                         
    
39.                         if(time>15&&time<25)//16ms~24ms低电平，按键1按下
    
40.                         {
    
41.                                 LED=1;
    
42.                         }        
    
43.                         
    
44.                         if(time>25&&time<35)//26ms~34ms低电平，按键2按下
    
45.                         {
    
46.                                 LED=0;
    
47.                         }                                
    
48.                 }
    
49.                
    
50.         }
    
51. }

复制代码

遥控器参考程序：

1. #include<reg51.h>
   
2. 
   
3. sfr P3M0=0xb2;     //声明寄存器
   
4. 
   
5. sbit IR_LED=P3^5;  //定义红外LED引脚
   
6. sbit Key1=P3^0;    //定义按键1
   
7. sbit Key2=P3^1;    //定义按键2
   
8. 
   
9. 
   
10. unsigned char Key1_old;    //定义一个数据，记录Key1过去出现低电平
    
11. unsigned char Key1_action; //定义一个数据，传递Key1是否动作的消息
    
12. unsigned char Key2_old;    //定义一个数据，记录Key2过去出现低电平
    
13. unsigned char Key2_action; //定义一个数据，传递Key2是否动作的消息
    
14. 
    
15. 
    
16. void Delay1ms()                //@12.000MHz
    
17. {
    
18.         unsigned char i, j;
    
19. 
    
20.         i = 12;
    
21.         j = 169;
    
22.         do
    
23.         {
    
24.                 while (--j);
    
25.         } while (--i);
    
26. }
    
27. 
    
28. void delay_n_ms(unsigned int n) //自己定义的延时n毫秒函数
    
29. {
    
30.         while(n)         
    
31.         {
    
32.                 Delay1ms();
    
33.                 n=n-1;//每循环一次n减小1
    
34.         }   
    
35. }
    
36. 
    
37. 
    
38. void Delay13us()                //@12.000MHz
    
39. {
    
40.         unsigned char i;
    
41. 
    
42.         i = 36;   
    
43.         while (--i);
    
44. }
    
45. 
    
46. void TX_IR(unsigned int n)//发射N个红外信号 时间是26us*N
    
47. {
    
48.         while(n)
    
49.         {
    
50.                 IR_LED=1;        //发射一个38KHz方波红外信号
    
51.                 Delay13us();
    
52.                 IR_LED=0;
    
53.                 Delay13us();
    
54.                            
    
55.                 n=n-1;  
    
56.         }
    
57. }
    
58. 
    
59. 
    
60. main()
    
61. {
    
62.         IR_LED=0;//关闭红外LED
    
63.         P3M0=32;      //设置P3.5引脚为大电流模式
    
64.         
    
65.         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
    
66.         Key2_old=1;
    
67.         
    
68.         while(1)   
    
69.         {
    
70. 
    
71.                 delay_n_ms(10);   //系统周期，每循环一次10ms
    
72.                                     
    
73.                         
    
74.                 if(Key1==1)
    
75.                 {
    
76.                         if(Key1_old==0) //如果本次是高电平，上次是低电平,检测到按键
    
77.                         {
    
78.                                 Key1_action=1;                                                                        
    
79.                         }
    
80.                 }
    
81.                
    
82.                 Key1_old=Key1;     //保存高低电平
    
83. 
    
84. 
    
85.                 if(Key2==1)
    
86.                 {
    
87.                         if(Key2_old==0) //如果本次是高电平，上次是低电平,检测到按键
    
88.                         {
    
89.                                 Key2_action=1;                                                                        
    
90.                         }
    
91.                 }
    
92.                
    
93.                 Key2_old=Key2;     //保存高低电平
    
94.                
    
95.                                 
    
96.                 //上面是完全模块化的按键检测程序，只传递出两个action消息
    
97.                 ////////////////////////////////////////////
    
98.                
    
99.                 if(Key1_action==1)  //有按键消息，处理按键功能
    
100.                 {
     
101.                         Key1_action=0;   //处理过按键后要清0
     
102.                         
     
103.                         TX_IR(769);  //按键1发射20ms红外
     
104.                 }
     
105.                
     
106.                 if(Key2_action==1)  //有按键消息，处理按键功能
     
107.                 {
     
108.                         Key2_action=0;   //处理过按键后要清0
     
109.                         
     
110.                         TX_IR(1153);  //按键2发射30ms红外
     
111.                 }
     
112.                
     
113.                
     
114.         }
     
115. }

复制代码

ggssccmyzb

本节课圆满结束

ggssccmyzb

深入浅出，通俗易懂

大林子

xuexi学习学习了厉害厉害

咖啡不苦1

厉害厉害，我来领牛币

yzx12354

学习到了，给楼主赞个

Monica

学习了

独行者

谢谢老师，通俗易懂！

bdya1

谢谢老师 在学习中

陈小手

咦，红外的程序这么简单吗，我以前用的外部中断

xiao小菜鸟

是沙发吗

且安歌

顶顶

光合作用

顶顶顶

1115608633733

就讲的这么简单

幼崽

认真学习，持续关注

boblhl

萝莉回归了吗

blackcake

慢慢等更

我是天才

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？

Mr-iuy

顶顶顶

sjzzhsx

学习了，

迪烈克斯

暖贴暖贴暖贴暖贴

7861685

顶         顶         顶

3300178839

顶顶顶顶。。。。。。。。。。。。。。。。。

tjcdq

收藏了，谢谢！

wlnr9999

支持萝莉，辛苦了。

我爱萝丽爱萝丽

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

寂寞菩提

学习

我是天才

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