第七章 IR接收器应用

不小心拿着电视的遥控器对着电视盒子一顿猛按，结果没有反应，当你开始懊恼是才发现自己拿错了遥控器？为什么不同电器不用同一个遥控器控制！
这正是因为IR接收器协议不同，NEC,SONY SIRC,PHILIPS RC5等，IR遥控器也是不可以混着用的！

本章介绍重点：
介绍IR的遥控原理和NEC协议
基本实验：将IR接收器所接受到的客户码和按键码显示在DE2-115开发版的七段数码管上
进阶实验：以IR遥控器来控制音乐合成器

7-1IR遥控器的原理与NEC协议

IR遥控器被广泛应用，她有什么独特的魅力呢？
体积下，成本低，耗电少及硬件设计容易就是她最大的特色
IR遥控系统包括：发射器（Transmitter或称 IR LED）和接收器（Receiver）

7-1-1 IR发射器

正式介绍前，可以先想下IR发射器如何控制‘亮’，‘暗’，可以正确的将信息发送到IR接收端？
若亮为1暗为0
则传输的指令为“11111000”时，LED应作何反应
LED一直亮着的是一个1那还是5个连续的1那？后边暗着的是一个0还是一排0？
那么NEC协议如何解决这个问题那，在开始传输指令之前，会先传输一个指令码，叫做前置码（Leader Code），即LED开头会先亮9ms,接下来会暗4.5ms，来告诉IR接收器[你要接受指令了]，另一种方法使用‘变动长度’，即不管0或者1，LED都会先亮560μs，接下来会暗一段时间，0的话会比较短，只暗560μs,1的话比较长，会亮560*3=1680μs

7-1-2 IR接收器

IR 接收器一般是红外线接收头，而在DE2-115中采用的一体化IR接收头，除了发射信号外，还有解调变的功能，并且可以将信号放大，不同的IR接收器所能解调的载波频率不同，本次板子所解调载波频率为38KHz

FPGA所设计的IR接收器译码部分，要注意IR接收头会将信号发反向，所以从IR接收器端看，收到的信号与发射端反向

7-1-3 NEC IR协议

特点摘要如下：
1.使用16-bit客户码与8-bit按键码
2.利用38kHz的载波来调变
3.传输的0与1使用‘变动长度’的方式
详细描述如下：
NEC格式由前置码、16-bit 客户码、8-bit按键码组成。先传输前置码包含9ms载波和4.5ms为0，接着传输16-bit客户码，之后8-bit按键码传输两次第二次传输是反向后的结果，所以真正传输8-bit按键码与8-bit反向按键码（Inversed Key Code ）,目的是为了让IR接收端可以验证数据。560us的载波加上1690us的0代表传输1,560us的载波加上560us的0则代表0。由于IR接收头会将信号反向，所以从IR接收器这端所接收到的信号会与上述相反

7-2IR接收器范例

将用户所按的IR接收器的按键的相关信息显示在DE2-115开发版上。
用户在按下遥控器上的按键后，经过FPGA译码后相关信息会以16进制显示在七段数码管上
FPGA中实现IR接收器的译码器部分，区块结构如图

首先IR接收器将调变后的信号传输到按键码侦测器，键码侦测器会检测IR接收器是否发射信号，当侦测到有信号时，状态从IDLE转移到GUIDANCE；
当检测到有前置码时，状态机会从GUIDANCE转移到DATAREAD
在DETAREAD状态，会依次对输入的客户码，按键码及反向按键保存在移位寄存器，最后显示在七段数码管，状态机会从DATAREAD状态变回IDLE

实验流程：
1.复制工程
2.打开Quartus II
3.编译
4.硬件连接
5.打开烧录窗口
6.实验结果
7.尝试其他遥控器

7-3 以遥控器控制音乐合成器

以IR遥控器的按键来代替开发版上的滑动开关，实现滑动开关和按键开关的对应

按键名称	说明
KEY[0]	复位电路
KEY[1]	重复演奏演奏的音乐
SW[0]	下：管乐/上：弦乐
SW[9]	下：音乐展示/上：PS/2键盘演奏
SW[1]	Channel-1 开/关
SW[2]	复位电路
①	管乐
②	弦乐
③	音乐展示
④	PS/2键盘弹奏
↑channel	channel-1 开
↓channel	channel-1 关
↑Volume	channel-2开
↓Volume	channel-2 关

编辑流程如下：
1，打开Quartus II 10.0
2，复制工程目录
3，再打开另一个Quartus II 10.0
4，复制文字
5，命名文件
6，保存文件
7，复制文件
8，增加文件
9，编译
10，新建Verilog HDL程序
11，保存
12，编辑文件
13，引用模块
14，取代滑动开关的控制文字
15，绿色LED灯观察变数值
16，保存
17，编译
18，硬件连接
19，打开烧录软件
20，实验结果