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【51单片机实例】智能小车（二）-------- 小车的红外遥控调速

时间：2022-10-16 10:30:00 红色620nm二极管5l智能开关三极管

51智能小车系列

智能汽车(1)-汽车的前进、后退和停止
智能车(二)-------- 红外遥控调速
智能车(三)-------- 汽车的红外跟踪

文章目录

  • 前言
  • 一、红外遥控
    • 1. 简介
    • 2. 红外遥控系统
      • 2.1 红外发射
      • 2.2 红外接收
    • 3. 红外调制
  • 二、中断系统
    • 1. 外部中断0 与 定时器中断0 简介
    • 2. 相关寄存器介绍
  • 三、实现代码
    • 1.延迟模块
    • 2. 定时器模块
      • 2.1 定时器0
      • 2.2 定时器1
    • 3. 数码管模块
    • 4. 独立按键模块
    • 5. 外部中断0模块
    • 6. 红外遥控模块
    • 7. 主函数模块
  • 总结

前言

本节主要介绍了51台单片机下智能汽车的简单应用，在上一节智能汽车（1）的基础上增加了一些功能，如：通过调整电机旋转的比例，实现汽车的简单性pwm调速；在调速的基础上，增加红外遥控模块，实现汽车红外遥控调速或增加红外循环模块。之后，我将带您逐步进入51台单片机的具体应用。

介绍相关硬件模块，请前往上一节 “ 智能车(1) ”

一、红外遥控

1. 简介

红外遥控是一种抗干扰能力强、信息传输可靠、功耗低、成本低、易于实现的无线、非接触控制技术。 因为红外线是不可见光，对环境影响很小，红外光波长远小于无线电波波长，所以红外遥控器不会影响其他家用电器或 无线电设备电设备。

红外线波长760nm~1mm它们之间的非可见光。红外通信装置由红外发射管和红外接收管组成。红外发射管是一种发光二极管，可发光二极管，发射强度随电流的增加而增加；红外接收管具有红外光敏感性PN光敏二极管只反应红外线，产生光电流。

红外遥控器是红外光通信的设备LED发出调制信号，由专用红外接收头解调输出。

通信方式：单工、异步；
红外LED波长：940nm；
通信协议标准：NEC标准；
遥控器：
在这里插入图片描述

2. 红外遥控系统

红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接收设备组成。

2.1 红外发射

红外发射功能主要由红外发射管实现，红外发射管外观透明LED发光二极管非常相似，其驱动和控制模式也相同。单片机控制发射管时，一般采用三极管驱动，NPN三极管和PNP可实现三极管。PNP三极管的基极通过电阻连接到单片机GPIO口通过限流电阻连接发射管PNP三极管的发射极上。当单片机的GPIO平时输出高电PNP当三极管处于截止状态时，红外发射管不工作；GPIO平时输出低电PNP三极管导通发射管工作，发出肉眼看不见的红外线，被接收管接收。

有两种具体电路：

2.2 红外接收

红外接收管在外观上类似为黑色LED发光二极管不接收红外信号时，接收管不导通，三极管不导通，单片机接收连续高电平；接收管接收红外信号时，单片机接收低电平。当按下遥控器的按钮时，按钮对应的代码脉冲将被单片机接收。通过分析脉冲，可以知道按下遥控器上的哪个按钮，从而实现用户的操作。然而，黑色红外接收管的抗干扰能力相对较低，一般不选择电路设计，而是选择特殊的红外接收头，最常用的型号是HS0038。红外接收电路简单，抗干扰能力强。

具体电路图：

接收器将过滤接收到的红外光，然后输出到P32引脚上。

3. 红外调制

红外遥控遥控发射数据，即与数据和一定频率的载波，提高发射效率，降低功耗。
调制载波频率一般在30khz到60khz它们大多使用38kHz，方波占空比1/3，如下图所示(载波波形)为455kHz晶体振动决定。晶体振动应在发射端进行整数分频，分频系数一般为12，因此为455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

基本发送和接收

红外LED接收头在三种发送状态下的输出：
①空闲状态：红外LED不亮，接收头输出高电平；
②低电平：红外LED以38KHz闪烁频率，接收头输出低电平；
③发送高电平：红外LED不亮，接收头输出高电平。

例如：


每个部分有三种情况：字节（8位），第一部分和第二部分，第三部分和第四部分相反，以验证数据信号。

接收到的信号分为以下三种情况：
① 信息头，图中的红色信号，提示将发送信号
② 信息体，图中的蓝色信号，真正需要传输的内容
③ 重复信号，图中的绿色信号，代表前面发送的内容

二、中断系统

中断系统是为使CPU具有实时处理外部紧急事件的能力。

中央处理机CPU在处理某件事时，外界发生了紧急要求，要求CPU暂停当前工作，转而处理紧急情况。处理完毕后，回到原来中断的地方，继续原来的工作。这个过程被称为中断。实现此功能的部件称为中断系统，请指示CPU中断请求源称为中段源。

STC89C如下表所示：


STC89C52系列单片机中断系统结构示意图如下图所示：

STC89C51RC总结如下表所示：

STC89C所有与52系列单片机中断相关的寄存器如下表所示：

本节主要简要介绍和应用外部中断0和定时器0

1. 外部中断0 与 定时器中断0 简介

外部中断0（INT0)既能低电平触发，又能沿触发下降。请求中断的标志位是位于寄存器TCON中的IE0 / TCON.1。响应外部中断服务程序后，中断请求标志位IE0会自动被清除0。TCON寄存器中的IT0/TCON.0决定了外部中断0是低电平触发还是下降沿触发。如果IT0=所以系统在INT在检测到低电平后，0脚会产生外部中断。如果IT0=所以系统在INT0脚探测下降沿后可产生外部中断。外部中断0(INT0)也可用于唤醒单片机从脱电模式。

定时器0中断请求标志位TF0.定时器寄存器TH0/TL0溢出时，溢出标志位TF0将被定位，定时器中断。当单片机转向执行定时器中断时，定时器的溢出标志位置TF硬件将清除0。

2. 相关寄存器介绍

  1. IE 中断允许控制寄存器

    说明：
    EA ：全局中断允许位，当此位为1时中断
    ET2:定时器/计数器2中断允许位置
    ES ：串口中断允许位置
    ET1:定时器/计数器1中断允许位置
    EX1:允许外部中断1
    ET0:定时器/计数器0中断允许位置
    EX0:允许外部中断0

  2. TCON 控制寄存器

    说明：
    TF1 ：定时器1溢出标志位
    TR1 ：定时器1运行控制位
    TF0 ：定时器0溢出标志位
    TR0： 定时器0操作控制位
    IE1 ：外部中断1请求标志 IE1=外部中断1在向CPU请求中断，当CPU当响应中断时，硬件清除0。一般不需要手动设置。
    IT1 ：外部中断1触发法选择位置 该位为0时INT引脚上的低电平信号可触发外部中断1。这个位置是1点INT引脚上的负跳变信号可触发外部中断1。
    IE0 ：外部中断0请求标志 IE0=外部中断0在向CPU请求中断，当CPU当响应中断时，硬件清除0。一般不需要手动设置。
    IT0 ：外部中断0触发法选择位置 该位为0时INT0引脚上的低电平信号可触发外部中断1。这个位置是1点INT引脚上的负跳变信号可触发外部中断1。

    3. TMOD寄存器

    说明：
    GATE ：定时操作    开关控制位，当GATE=1时，INT0或INT1引脚为高电平，同时TCON中的TR0或TR1控制位为1时，计时/计数器0或1才开始工作。若GATE=0，则只要将TR0或TR1控制位设为1，计时/计数器0或1就开始工作。
    C/T ：定时器或计数器功能的选择位。C/T=1为计数器，通过外部引脚T0或T1输入计数脉冲。C/T=0时为定时器，由内部系统时钟提供计时工作脉冲。
    M1 、M0：T0、T1工作模式选择位

三、代码实现

本文利用的是模块化编程
代码如下（示例）：

1.延迟模块

delay.c

void delay(unsigned int xms)
{ 
         
	unsigned char i, j;
	while(xms--)
	{ 
         
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{ 
         
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

delay.h

#ifndef ___delay_H__
#define ___delay_H__
void delay(unsigned int xms);

#endif

2. 定时器模块

2.1 定时器0

Time0.c

#include 

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不计时
}


void Timer0_SetCounter(unsigned int Value)
{ 
         
	TH0=Value/256;
	TL0=Value%256;
}

/** * @brief 定时器0获取计数器值 * @param 无 * @retval 计数器值，范围：0~65535 */
unsigned int Timer0_GetCounter(void)
{ 
         
	return (TH0<<8)|TL0;
}

/** * @brief 定时器0启动停止控制 * @param Flag 启动停止标志，1为启动，0为停止 * @retval 无 */
void Timer0_Run(unsigned char Flag)
{ 
         
	TR0=Flag;
}

Time0.h

#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0_Init(void);
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value);
unsigned int Timer0_GetCounter(void);
void Timer0_Run(unsigned char Flag);

#endif

2.2 定时器1

time1.c

#include

void Timer1Init()		//100微秒 @11.0592MHz
{ 
         
	
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xA4;		//设置定时初值
	TH1 = 0xFF;		//设置定时初值
	TF1 = 0;		//清除TF0标志
	TR1 = 1;		//定时器0开始计时
	ET1=1;
	EA=1;
	PT1=0;

}

time1.h

#ifndef ___time1_H__
#define ___time1_H__
void Timer1Init();

#endif

3. 数码管模块

smg.c

#include
#include "delay.h"
#define led P0
sbit P24=P2^4;
sbit P23=P2^3;
sbit P22=P2^2;

//数码管段码表
unsigned char NixieTable[]={ 
         0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

void Nixie(unsigned char Location,Number)
{ 
         
	switch(Location)		//位码输出
	{ 
         
		case 1:P24=1;P23=1;P22=1;break;
		case 2:P24=1;P23=1;P22=0;break;
		case 3:P24=1;P23=0;P22=1;break;
		case 4:P24=1;P23=0;P22=0;break;
		case 5:P24=0;P23=1;P22=1;break;
		case 6:P24=0;P23=1;P22=0;break;
		case 7:P24=0;P23=0;P22=1;break;
		case 8:P24=0;P23=0;P22=0;break;
	}
	P0=NixieTable[Number];	//段码输出
	delay(1);				//显示一段时间
	led=0x00;				//段码清0，消影
}

smg.h

#ifndef __NIXIE_H__
#define __NIXIE_H__

void Nixie(unsigned char Location,Number);

#endif

4. 独立按键模块

key.c

#include
#include "delay.h"

sbit P30=P3^0;
sbit P31=P3^1;
sbit P32=P3^2;
sbit P33=P3^3;

unsigned char key()
{ 
         
	unsigned char KeyNumber=0;
	
	if(P31==0){ 
         delay(20);while(P31==0);delay(20);KeyNumber=1;}
	if(P30==0){ 
         delay(20);while(P30==0);delay(20);KeyNumber=2;}
	if(P32==0){ 
         delay(20);while(P32==0);delay(20);KeyNumber=3;}
	if(P33==0){ 
         delay(20);while(P33==0);delay(20);KeyNumber=4;}
	
	return KeyNumber;
}

key.h

#ifndef ___key_H__
#define ___key_H__

unsigned char key();
	
#endif

5. 外部中断0模块

lnt0.c

#include 

void Int0_Init(void)
{ 
         
	IT0=1;
	IE0=0;
	EX0=1;
	EA=1;
	PX0=1;
}

lnt0.h

#ifndef __INT0_H__
#define __INT0_H__

void Int0_Init(void);

#endif

6. 红外遥控模块

IR.c

#include 
#include "Timer0.h"
#include "Int0.h"

unsigned int IR_Time;
unsigned char IR_State;

unsigned char IR_Data[4];
unsigned char IR_pData;

unsigned char IR_DataFlag;
unsigned char IR_RepeatFlag;
unsigned char IR_Address;
unsigned char IR_Command;

void IR_Init(void)   //红外遥控初始化
{ 
         
	Timer0_Init();
	Int0_Init();
}

/** * @brief //红外遥控获取收到数据帧标志位 * @param 无 * @retval 是否收到数据帧，1为收到，0为未收到 */
unsigned char IR_GetDataFlag(void)
{ 
         
	if(IR_DataFlag)
	{ 
         
		IR_DataFlag=0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

/** * @brief 红外遥控获取收到连发帧标志位 * @param 无 * @retval 是否收到连发帧，1为收到，0为未收到 */
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void)
{ 
         
	if(IR_RepeatFlag)
	{ 
         
		IR_RepeatFlag=0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

/** * @brief 红外遥控获取收到的地址数据 * @param 无 * @retval 收到的地址数据 */
unsigned char IR_GetAddress(void)
{ 
         
	return IR_Address;
}

/** * @brief 红外遥控获取收到的命令数据 * @param 无 * @retval 收到的命令数据 */
unsigned char IR_GetCommand(void)
{ 
         
	return IR_Command;
}

//外部中断0中断函数，下降沿触发执行
void Int0_Routine(void) interrupt 0
{ 
         
	if(IR_State==0)				//状态0，空闲状态
	{ 
         
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0
		Timer0_Run(1);			//定时器启动
		IR_State=1;				//置状态为1
	}
	else if(IR_State==1)		//状态1，等待Start信号或Repeat信号
	{ 
         
		IR_Time=Timer0_GetCounter();	//获取上一次中断到此次中断的时间
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0
		//如果计时为13.5ms，则接收到了Start信号（判定值在12MHz晶振下为13500，在11.0592MHz晶振下为12442）
		if(IR_Time>12442-500 && IR_Time<12442+500)
		{ 
         
			IR_State=2;			//置状态为2
		}
		//如果计时为11.25ms，则接收到了Repeat信号（判定值在12MHz晶振下为11250，在11.0592MHz晶振下为10368）
		else if(IR_Time>10368-500 && IR_Time<10368+500)
		{ 
         
			IR_RepeatFlag=1;	//置收到连发帧标志位为1
			Timer0_Run(0);		//定时器停止
			IR_State=0;			//置状态为0
		}
		else					//接收出错
		{ 
         
			IR_State=1;			//置状态为1
		}
	}
	else if(IR_State==2)		//状态2，接收数据
	{ 
         
		IR_Time=Timer0_GetCounter();	//获取上一次中断到此次中断的时间
		Timer0_SetCounter(0);	//定时计数器清0
		//如果计时为1120us，则接收到了数据0（判定值在12MHz晶振下为1120，在11.0592MHz晶振下为1032）
		if(IR_Time>1032-500 && IR_Time<1032+500)
		{ 
         
			IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位清0
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		//如果计时为2250us，则接收到了数据1（判定值在12MHz晶振下为2250，在11.0592MHz晶振下为2074）
		else if(IR_Time>2074-500 && IR_Time<2074+500)
		{ 
         
			IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01<<(IR_pData%8));	//数据对应位置1
			IR_pData++;			//数据位置指针自增
		}
		else					//接收出错
		{ 
         
			IR_pData=0;			//数据位置指针清0
			IR_State=1;			//置状态为1
		}
		if(IR_pData>=32)		//如果接收到了32位数据
		{ 
         
			IR_pData=0;			//数据位置指针清0
			if((IR_Data[0]==~IR_Data[1]) && (IR_Data[2]==~IR_Data[3]))	//数据验证
			{ 
         
				IR_Address=IR_Data[0];	//转存数据
				IR_Command=IR_Data[2];
				IR_DataFlag=1;	//置收到连发帧标志位为1
			}
			Timer0_Run(0);		//定时器停止
			IR_State=0;			//置状态为0
		}
	}
}

IR.h

#ifndef __IR_H__
#define __IR_H__
//遥控键值宏定义
#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_RPT 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 0x4A

void IR_Init(void);
unsigned char IR_GetDataFlag(void);
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void);
unsigned char IR_GetAddress(void);
unsigned  

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