基于单片机的红外光通信系统设计(接收部分).doc
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大连海事大学
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毕业论文
二〇一四年六月
基于单片机的红外光通信系统设计
（接收部分）
专业班级：
电子信息工程4班
姓名：
王强
指导教师：
谭克俊
信息科学技术学院
摘要
红外光通信是以红外线为载体传输数字信号，适合于低成本、点对点的高速率数据互联，尤其适合应用于嵌入式系统、移动设备等领域。
本设计主要是针对红外光传输的数字信号进行处理，将其携带的数字信息接收并转换成语音信号和温度信号，通过负载喇叭播放语音并由显示屏显示温度。
本设计包括红外信号接收、单片机处理、滤波电路、信号调理、功率放大、液晶显示以及中继转发模块。
首先通过红外接收传感器RPM882-H7接收发射部分所发射的信号；其次，将接收的信号进行处理。
根据发射部分是将数字信号以串行方式输出并驱动红外发射管发光，高电平点亮发光管、低电平熄灭的原理，本设计利用单片机的外部中断捕捉信号的跳变沿，将接收的信号恢复成串行数字信号；然后，将串行信号送给单片机的串口接收端，从单片机串口数据寄存器中得到经过PCM编码后的语音信号和温度信号的电压值，通过处理减小传输过程中噪声的干扰，再由单片机判断信号类型，是语音信号则送给单片机内部DAC进行数/模转换，温度信号输送给显示屏直接显示；最后，DAC输出的波形再经过带通滤波器平滑滤波，滤出发射部分采集的语音信号，输送给音频功率放大电路，通过负载喇叭即可听到传输过来的声音。
本设计在STM32F103ZET6单片机硬件平台下，通过C语言设计程序，并借助RVMDK软件开发环境进行调试，实现了基于单片机系统的红外接收装置。
接收发射部分的信息，在115200波特率下通信距离达到两米左右；具有在传输不畅情况下指示灯提示功能；能通过液晶屏显示温度，具有良好人机交互界面；从负载喇叭上得到了较好的语音效果。
关键词：
红外光接收；串口通信；STM32单片机；数模转换
ABSTRACT
Infraredcommunicationisbasedoninfraredcarriertotransmitdigitalsignals,suitableforlow-cost,point-to-pointandhigh-speeddataconnection,itparticularlysuitableforapplicationsformobiledevices,embeddedsystemsandotherfields.Thisdesignismainlybasedondigitalsignalwhichistransmittedbyinfraredlighttoprocess,digitalinformationwillbethereceivedandconvertedintothespeechsignalandthetemperaturesignal,thevoicecanbeheardbythespeakerloadedintheendofthedesignandthetemperaturewillbeshowedonthescreen.
Thisdesignincludestheinfraredsignalreceiving,MCUprocessing,filtercircuit,signalconversion,poweramplification,liquidcrystaldisplayandrelaymodule.Firstlygettingtheinfraredsignal,receivedigitalsignalfromtheinfraredreceivingsensorRPM882-H7;secondly,thesignalswillbeprocessedandAccordingtotheemissionpartsendthedigitalsignalintoserialmodeanddrivetheinfraredlightworking,highlevellighttheinfraredemittingon,lowlevelputoutit,theMCUofthedesignuseit’sexternalinterrupttestingsignaljumpedge,converteditintotheserialsignal;then,thesignalconvertedwillbesendtotheMCU’sserialport,gettingthevoltagedataofthevoicesignalsandthetemperaturesignalsPCMencodedvaluefromtheserialportdataregister,aftertreatmenttoreducetheinterferencenoiseinthetransmissionprocess,theMCUcanjudgmentthesignals’types,andthespeechsignalwillbesenttotheinternalDAconverter,thetemperaturesignalwillbesenttothedisplayscreentodisplay;finally,thewaveformoutputfromtheDACcanbesendthroughtheband-passfilterstofilter,thengettingthevoicesignalofthesendingend,andtransportittotheaudiopoweramplifyingcircuit,formtheloudspeakerthevoicesignaltransmittedbytheinfraredcanbeheard.
WiththeSTM32F103ZET6hardwareplatform,throughtheClanguageprogramdesign,andusingRVMDKsoftwaredevelopmentenvironmentfordebugging,thisdesignrealizedtheinfraredreceivingdevicebasedonMCUsystem.Receivinginformationofthetransmissionpart,communicationdistancecanuptotwometersinthe115200baudrate;alampshowthetransmissionjamsituation;displaythetemperaturethroughtheLCDscreen,withgoodman-machineinterface;getbetteraudioeffectfromtheloadonthetrumpet.
Keywords:
Infraredreceiving，serialcommunication，STM32MCU，digitaltoanalogconversion
目录
第1章绪论 1
1.1红外通信技术的国内外发展及研究现状 1
1.2本文主要工作 2
第2章系统总体方案 3
2.1红外光通信系统介绍 3
2.2总体方案设计 3
第3章系统模块设计 5
3.1红外接收模块设计 5
3.2STM32单片机处理模块设计 6
3.2.1STM32单片机中断系统 8
3.2.2STM32单片机串口通信 8
3.2.3STM32单片机DAC 11
3.2.4STM32单片机定时器 12
3.3滤波电路模块设计 13
3.3.1高通滤波器设计 13
3.3.2低通滤波器设计 14
3.4信号调理模块设计 15
3.5功率放大模块 15
3.6液晶显示模块设计 16
3.7红外通信中继模块设计 17
3.7.1红外发射电路设计 17
3.7.2红外通信中继电源设计 18
第4章系统软件设计 20
4.1软件开发环境简介 20
4.2程序流程设计 21
4.2.1系统初始化 22
4.2.2中断函数配置 22
4.2.3DAC控制 23
4.2.4LCD显示 23
4.3STM32程序下载 24
第5章系统测试 25
5.1电路硬件整体检测 25
5.2红外接收模块测试 26
5.3滤波电路测试 27
5.4单片机处理模块测试 29
5.5信号调理电路测试 30
5.6功率放大电路测试 31
5.7中继电路检测 31
5.8接收部分整体工作测试 32
5.9测试输出波形数据 32
结论 34
参考文献 35
致谢 36
III
基于单片机的红外光通信系统设计（接收部分）
基于单片机的红外光通信系统设计（接收部分）
第1章绪论
1.1红外通信技术的国内外发展及研究现状
自1800年英国天文学家F.W.赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了两个多世纪，但发展缓慢，到1940年前后才真正出现现代红外技术，在此之前主要的研制成功是热敏型红外探测器，由它科学家认识了红外辐射的特点及规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质。
20世纪初，通过测量大量有机物和无机物吸收和发射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。
30年代首次出现红外光谱带。
40年代光电型红外探测器问世，其性能优良、结构可靠。
50年代，半导体物理学迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。
60年代随着固体物理、光学、电子学、精密器械的发展，使红外技术在军、民两用都得到广泛的应用和发展。
70年代红外成像技术获得迅速发展。
80年代，红外技术进入研制镶嵌焦面阵列系统的新时期。
接下来的几十年里随着人类科学技术的不断进步，红外技术也得到了长足发展。
特别是红外遥感技术的发展极大开拓了人们的视野，通过卫星红外烟感可以对地球进行勘测，在寻找水源、气象检测、监视森林火灾等方面起了重要作用。
进入21世纪以来，红外光在红外探测、红外无线通信、红外遥感、成像等方面的应用都极大改善了我们的生活方式。
[1]
红外通讯技术也是随着红外技术的发展而发展的，尤其进入90年代其又有了新发展，应用范围更广泛。
现如今市场上能进行红外通信的产品有很多，比如最常见的电视机遥控器或现在最流行的红外无线耳机，红外通信的技术和设备也比较成熟。
不同于有线通信，无线通信最大的优势就是解放了人们
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