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【自学嵌入式：51单片机】红外遥控控制电机调速

news 2025/10/28 22:40:46

注：LCD1602用的是我这篇博客的版本：https://www.cnblogs.com/qinruiqian/p/19020925
江科大这版51最后一节课用红外遥控控制电机调速，因为普中的开发板没做电机供电和USB接口的隔离，如果连着电脑去用红外线遥控，非常不灵敏，如果接5V1A手机充电器，马上正常工作！

红外遥控
- 硬件电路
- 基本发送与接收
- NEC通信协议
- 51单片机外部中断
  - 外部中断寄存器
- 红外遥控器键码
- 代码实现LCD1602显示红外遥控器的键码值并且音量加减控制NUM+-
  - Timer0.h
  - Timer0.c
  - INT0.h
  - INT0.c
  - IR.h
  - IR.c
  - main.c
- 实现红外遥控电机调速（红外不灵敏的可以看过来）

红外遥控

红外遥控是利用红外光进行通信的设备，由红外LED将调制后的信号发出，由专用的红外接收头进行解调输出

通信方式：单工，异步
红外LED波长：940nm
通信协议标准：NEC标准

硬件电路

调制过程：低电平导通三极管两个，用38kHz闪烁，滤掉自然界自然光中的红外光，它传递信息很快，没法用if else判断，将out引脚接在外部中断引脚上，通过外部中断进行

基本发送与接收

NEC通信协议

红外遥控器，在传送数据时，传送哪些数，这些数哪个先发，哪个后发灯，这些规则统称为IR协议，IR协议最常用的就是NEC协议
NEC通信协议包括引导码，用户码，用户反码，键码和键码反码，取反码是为了验证传输的对不对

最后一个是停止位，停止位起到隔离作用，一般不用判断

引导码是要发9ms的38k载波信号和4.5ms的空闲才称为是引导码

红外接收器接收规则：有载波输出低电平0，无载波即空闲时输出高电平1，本文用到的红外接收器是HS0-38

用户码、用户反码、键码和键码反码每个部分一个字节
用户码代表这个遥控器的大类是什么，用户反码就是用户码取反，键码是遥控器上每个键都有一个唯一值用于区分，键码反码就是键码取反

红外遥控器的逻辑0和1的定义：

对应的红外接收端HS0038转换后的信号：

假设传输0000 0000，过程如下：

Repeat信号是为了按下连续的按键准备的

9ms低电平和2.25ms高点哦组成

51单片机外部中断

外部中断是INT0 和 INT1引脚

外部中断寄存器

红外遥控器键码

代码实现LCD1602显示红外遥控器的键码值并且音量加减控制NUM+-

Timer0.h

#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__void Timer0_Init(void); //初始化定时器0
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value); //定时器0设置计数器
unsigned int Timer0_GetCounter(void); //获取定时器0的计数器
void Timer0_Run(unsigned char Flag); //启动定时器0，Flag表示是否启动#endif

Timer0.c

#include <REGX52.H>//定时器0中断初始化
void Timer0_Init(void)
{TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式TL0 = 0;		//设置定时初值TH0 = 0;		//设置定时初值TF0 = 0;		//清除TF0标志TR0 = 0;		//定时器0暂时不计时
}//定时器0设置计数器
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value)
{TH0 = Value/256;TL0 = Value%256;
}//获取定时器0的计数器
unsigned int Timer0_GetCounter(void)
{return (TH0<<8) | TL0; //把TH0和TL0拼成一个16位无符号整数
}//启动定时器0，Flag表示是否启动
void Timer0_Run(unsigned char Flag)
{TR0 = Flag;
}

INT0.h

#ifndef __INT0_H__
#define __INT0_H__void initINT0(); //初始化外部中断#endif

INT0.c

#include <REGX52.H>//初始化外部中断
void initINT0()
{IT0 = 1; //1-下降沿触发；0-低电平触发IE0 = 0; //中断标志位清零EX0 = 1; //中断打开EA = 1; //允许中断PX0 = 1; //给外部中断高优先级
}

IR.h

#ifndef __IR_H__
#define __IR_H__//宏定义每个键码
#define IR_POWER 0x45
#define IR_MODE 0X46
#define IR_MUTE 0x47
#define IR_START_STOP 0x44
#define IR_PREVIOUS 0x40
#define IR_NEXT 0x43
#define IR_EQ 0x07
#define IR_VOL_MINUS 0x15
#define IR_VOL_ADD 0x09
#define IR_0 0x16
#define IR_PRT 0x19
#define IR_USD 0x0D
#define IR_1 0x0C
#define IR_2 0x18
#define IR_3 0x5E
#define IR_4 0x08
#define IR_5 0x1C
#define IR_6 0x5A
#define IR_7 0x42
#define IR_8 0x52
#define IR_9 0x4Aextern unsigned int IR_Time; //计时变量
void IR_Init(void); //红外传输初始化
unsigned char IR_GetDataFlag(void); //获取数据传输标志位
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void); //获取是否重发标志
unsigned char IR_GetAddress(void); //获取地址码
unsigned char IR_GetCommand(void); //获取指令#endif

IR.c

#include <REGX52.H>
#include "INT0.h"
#include "Timer0.h"unsigned int IR_Time; //计时变量
unsigned char IR_State; //状态0-默认，1-启动信号，2-解码数据
unsigned char IR_Data[4]; //用长整型移位超过16会出问题，所以用4个8位二进制的数组
unsigned char IR_pData; //当前收到了第几位的指针，相当于栈顶指针
unsigned char IR_DataFlag; //数据传输结束了为1，否则为0
unsigned char IR_RepeatFlag; //是否重发标志
unsigned char IR_Address; //地址码
unsigned char IR_Command; //IR的命令//红外传输初始化
void IR_Init(void)
{Timer0_Init();initINT0(); //下降沿触发，检测引导信号
}//获取数据传输标志位
unsigned char IR_GetDataFlag(void)
{//传输结束，清零，返回1，代表收到if(IR_DataFlag){IR_DataFlag = 0;return 1;}//否则返回0return 0;
}//获取是否重发标志
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void)
{//传输结束，清零，返回1，代表收到if(IR_RepeatFlag){IR_RepeatFlag = 0;return 1;}//否则返回0return 0;
}//获取地址码
unsigned char IR_GetAddress(void)
{return IR_Address;
}//获取指令
unsigned char IR_GetCommand(void)
{return IR_Command;
}//外部中断函数，连着红外模块，如果信号过来自动中断
void Int0_Rountine(void) interrupt 0
{switch(IR_State){case 0: //默认起始状态//P2=0;//用LED灯全亮测试是否有信号过来Timer0_SetCounter(0); //把计数器清零Timer0_Run(1); //开始启动，需要解码IR_State = 1;break;case 1: //状态为1，识别起始信号IR_Time = Timer0_GetCounter(); //获取中断时间Timer0_SetCounter(0); //计时器清零//比较时间，看是启动信号还是什么//允许误差500微秒//启动信号//引导码9ms低电平+4.5ms空闲//我的开发板是11.0592晶振，一个机器周期是1.085微秒//为了精确计算，引导码是13500微秒//要除1.082得到一个更精确的值//13500 / 1.085 = 12442//然后给500微秒的范围进行判断//500 / 1.085 = 461//但是还是接不到信号，于是我试了试1000微秒，也就是1ms//1000 / 1.085 = 922if(IR_Time > 12442 - 922 && IR_Time < 12442 + 922){//P2_1=0;//用LED灯测试是否是起始信号IR_State = 2; //状态2解码数据}//重发Repeat信号，9ms+2.25ms//还是11250 / 1.085 = 10369//范围没重复，这个最大值11291，那个最大值11500多，不重复else if(IR_Time >10369 - 922 && IR_Time < 10369 + 922){IR_RepeatFlag = 1; //置重发信号为1Timer0_Run(0); //计数器停止IR_State = 0; //回到初始状态}//上面都不是，可能是解码错误else{IR_State = 1; //继续搜寻起始信号}break;case 2: //状态2，解码数据//继续读取计数器的数，然后清零计数器IR_Time = Timer0_GetCounter();Timer0_SetCounter(0);//逻辑0，560us低电平。560us高电平//1120us / 1.085 = 1032us//逻辑1，560us低电平，1690us高电平//2250us / 1.085 = 2074//1032 + 922 = 1954 < 2074 - 922 = 1152，不重叠//收到逻辑0if(IR_Time > 1032 - 922 && IR_Time < 1032 + 922){//8个二进制位是一个字节，IR_pData / 8取的是当前是第几个字节//IR_pData % 8是指左移多少位//0x01确定0的位置//按位取反再做与运算//因为传的是逻辑0，要把0准确写进去，所以要取反然后取与IR_Data[IR_pData / 8] &= ~(0x01 << (IR_pData % 8));IR_pData++;}//收到逻辑1else if(IR_Time > 2074 - 922 && IR_Time < 2074 + 922){//传逻辑1，不用取反，直接或就行IR_Data[IR_pData / 8] |= (0x01 << (IR_pData % 8));IR_pData++;}//收到错误else{//重新搜寻起始信号，栈顶指针清零IR_pData = 0;IR_State = 1;}//如果接收4个字节完成if(IR_pData >= 32){IR_pData = 0;//验证取反是否正确if((IR_Data[0] == ~IR_Data[1]) && (IR_Data[2] == ~ IR_Data[3])){IR_Address = IR_Data[0]; //地址码转存过来IR_Command = IR_Data[2]; //命令码IR_DataFlag = 1; //传输结束}//然后切换回搜寻起始信号的空闲状态并停止计时器Timer0_Run(0);IR_State = 0; //数据发送完成/*当IR_State=1（等待读取状态）时，外部中断触发后会直接进入 “判断引导码 / 重复码” 的逻辑，但此时定时器已停止（Timer0_Run(0)），且状态机未回到初始状态，无法重新启动定时器计时。后续按键时，红外模块发送的引导码下降沿无法正确触发 “空闲状态（0）” 的初始化操作（定时器清零 + 启动），导致无法识别新的键码。*/}break;}
}

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "IR.h"unsigned char Num; //记录音量键加减的数值
unsigned char Address; //地址码
unsigned char Command; //命令void main()
{//initINT0();LCD1602_Init();LCD1602_ShowString(0,0,"ADDR CMD NUM");LCD1602_ShowString(1,0,"00   00  000");IR_Init();while(1){//如果收到32位数据//按住不放发送重发标志，所以要检测一下重发if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag()){Address = IR_GetAddress();Command = IR_GetCommand();LCD1602_ShowHexNum(1,0,Address,2);LCD1602_ShowHexNum(1,5,Command,2);if(Command == IR_VOL_MINUS) //红外遥控器的音量--模块{Num--;}if(Command == IR_VOL_ADD) //红外遥控器的音量++模块{Num++;}LCD1602_ShowNum(1, 9, Num, 3);}}
}

实现红外遥控电机调速（红外不灵敏的可以看过来）

我一开始以为江科大的代码，用红外遥控不好使，结果是连着电脑端做实验，电脑端USB口有信号干扰，我用一个5V1A的手机充电器连接开发板，马上这个红外调速就变得非常灵敏，一般来说，那个无线四项步进电机是三极管驱动的，那个VCC应该是单独引出一个电源，这样能保护单片机，但是普中的板子并没有，而且电机转的时候，自身也有信号干扰，总而言之，接个手机充电器就好用了，代码太多了，直接开源了：https://gitee.com/qin-ruiqian/51-infrared-ray-dcm

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http://www.sczhlp.com/news/6880/