红外线接收发送装置设计九Word格式文档下载.docx

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2.7数码显示部分6

2.8按键部分设计6

3单片机控制的红外通信的总程序8

3.1程序流程图8

3.2红外线接收发送程序8

总结11

致谢12

参考文献13

1绪论

　　红外通信是目前比较常用的一种无线数据传输手段，其具有无污染、信息传输稳定、信息安全性高以及安装使用方便等优点，并且可以在很多场合应用，如家电产品，工业控制、娱乐设施等领域。

红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的载体，通过红外光在空中的传播来传递信息，由红外发射器和接收器实现。

发射端将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，经电光转换电路，驱动红外发射管以光脉冲的形式发送到空中。

接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经解调和译码后恢复出原二进制数字信号。

本文设计了一种基于单片机AT89C51的主从式红外通信系统，主要设计了红外接口电路以及主机和从机通信软件流程。

2设计过程

红外通信系统采用红外光传输及无限工作机制，其组成结构主要包括：

红外发射器，通信信道，红外接收器三大部分组成。

2.1信号变换和脉冲发送

红外发射器的关键是红外发光二极管和响应的驱动电路。

红外发光耳机光首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度，保证通信线路畅通。

此外发光二极管的发射波长应与接收端的光电探测器（选用硅光二极管）的峰值响应相匹配，最大程度地抑制背景杂散光干扰，现阶段一般选用780nm～950nm的红外波段进行数字信号传输。

由于红外无线通信系统的信噪比与发射功率的平方成正比，所以适当提高红外发射器的发射功率，并采用空间分集、全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率，提高通信质量。

其原理图如图1所示。

图1红外发射器原理图

2.2红外接收器

红外接收器包括红外接收部分以及后续的信号采滤波、判决、量化、均衡和解码等其原理框图如图2所示。

图2红外接收器结构框图

红外接收端的工作过程，首先进行光电转换，将红外脉冲信号变为电信号，经过适当的频域均衡后进行码元判决，码元判决电路是接收器设计的核心部分。

由于信号采用红外无线进行穿社，其电平变化范围较大，所以码元判决电路必须是自适应的。

接收的信号经自适应码元判决后变成数字信号，再进行适当的解码转换为差分信号进入计算机网卡的信号输入端。

2.3通信信道

红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。

由于自然光及人工光源等背景光信号的介入，信号源以及发射、接收设备中电学或光学噪声的影响，红外无线数字通信在某些场合的通信质量较差，需要采用信道编码技术来提高抗干扰能力。

在红外线通信系统中，由于红外发射器的发射功率较小，而且信号采用红外线进行传输，易受外界环境的影响，这些因素导致了红外接收器的信号很弱，并且电平变化范围较大。

因此，低噪声的前置放大器设计和自适应的码元判决电路是必须的。

低噪声的前置放大器一般选用输入阻抗较高的场效应管放大器，并要求带宽大，增益高，噪声低，干扰小，频率响应与信道脉冲响应匹配。

自适应的码元判决电路能自动跟踪输入信号电平的变化，得到最佳的阈值电平，并根据此阈值电平对信号进行判决，将其变换为数字电平之后进行解码，恢复原始信号。

同时，为了滤去低频噪声及人为干扰采用带通滤波器，为了与调制特性匹配并消除码间干扰常采用均衡技术，为了获得较大的光接收器工作范围及瞬时视场采用球形光学透镜。

这些措施都是将有利于红外无线通信质量的提高。

2.4串行接口的设计

单片机控制的红外通信系统主要有红外发射器，红外接收器，以及单片机89C51三部分组成，单片机本身并不具备红外通信接口，可以利用单片机的串行接口与片红外发射和接收电路，组成一个单片机控制系统的红外串行通信接口。

2.5发射部分

红外发送电路包括脉冲振荡器、三极管和红外发射管等部分。

其中脉冲振荡器有NE555定时器、电阻和电容组成，用于产生38kHz的脉冲序列作为载波信号，红外发射管HG选用Vishay公司生产的TSAL6238，用来向外发射950nm的红外光束。

其发送的过程为：

串行数据有单片机的串行输出端TXD送出并驱动三极管，数位“O”使三极管导通．通过有NE555构成的多谐振荡电路调制成38kHz的载波信号，并利用红外发射管以光脉冲的形式向外发送。

数位“l”使三极管截止，红外发射管不发射红外光。

NE555构成的多谐振荡电路的振荡周期公式为T=O．693（R1+R2）C，其中，R1为充电电阻，R2为放电电阻，C为充电电容。

图3发送电路

本电路为简易型红外线发射电路，如图3所示，为红外线发射电路，555接成无稳态振荡器，其周期及频率计算如下:

周期T=0.69（R1+R2）C1

R1，R2代入10K，C1代入0.01uf

得周期T=0.69（10K+2×

10K）×

0.01uf=207uS

频率

工作周期

2.6接收器的设计

红外接收电路选用Vishay公司生产的专用红外接收模块TSOP1738。

该模块是一个三端元件，使用单电源+5V供电，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其他波长（950nm以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图4所示。

图4TSOP1738内部结构

TSOPl738的工作过程为：

首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38kHz的脉冲红外光信号转换为电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理。

然后，通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。

最后，由输出级电路进行反向放大输出。

图5接收电路

如图5为红外线接收电路，U2A为270倍的反相放大器，C3做为高频衰减之用，可在TP2测出较小的红外线信号，U2B为100倍的反相放大器，可在TP3测出较大的红外线信号。

放大倍数计算如下:

U2A放大倍数:

U2B放大倍数:

两个反相放大器共放大27000倍，D4与C4为整流滤波之用，当接收到红外信号时，TP4为高电位，没接收到红外线，TP4为低电位，使用U2C做为比较器，调整VR1改变比较器的位准，则可输出符合数位电路所需的高低准位要求，配合计数器即可做为物体计件器。

当物体经过红外线发射端与接收端之间，则比较器输出电位高低变化一次，则计数器计数值往上加1，如此一来，这个电路就能计算物体通过的数量。

2.7数码显示部分

在系统中，选用一个双七段数码管来显示发送和接收的数据。

数码管采用DPY双位七段共阳数码管。

高位的共阳极是lO脚，低位的共阳极是5脚。

由单片机的PO口控制数码管的阴极，P2．6，P2．7口分别控制数码管的高位和低位，当P2口输出数位“0”时，相应的三极管导通。

根据PO口输出不同数位，数码管显示不同的数字，当P2口输出数位“l”时，三极管截止，数码管不显示。

2.8按键部分设计

有四个按键与单片机的P3口相连，按键的一边接地，另外一边与单片机的P3．2、P3．4、P3．5口相连。

单片机控制的红外通信接口电路的整体图如图6所示。

图6通信接口电路

其工作过程：

单片机通过TXD发出串行数据，通过由NE555构成的多谐震荡电路产生38kHz脉冲序列作为载波信号，通过红外发射管将信号以950nm的红外光束发出，红外接收模块TOSPl738将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过发大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出到单片机的RXD口。

单片机对接收到的数据进行处理，将相应的数据显示在数码管上。

这样，一个单片机控制的红外通信系统就实现了通信。

为了保证红外接收模块TSOPl738接收的准确性，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38kHz，因此在设计脉冲震荡器时，要选用精密元件并保证电源电压稳定。

还有，发送的数位“O”至少要对应14个载波脉冲，这就要求传输的波特率不能超过2400bps。

3单片机控制的红外通信的总程序

3.1程序流程图

图7红外发射部分程序流程图图8红外接收部分程序流程图

3.2红外线接收发送程序

P3．2为开始键．也为功能选择键，P3．5为功能确认键

ORG0000H

AJMP30H

ORG30H

MAIN:

MOVTMOD,#20H

MOVTL1，#0E8H

MOVTH1，#0E8H

MOVPCON,#00H

MOVR1，#00

MOVR2，#00

JBP3.2，$

Q1:

ACALLDL10MS

JNB3.2，Q1

SETBTR1

MOVSCON,#50H

MOVP0，#0FFH

MOVP1，#0FFH

SETBP2.6

SETBP2.7

Q4:

MOVR1，#00H

Q2:

JBP3.2，Q3

ACALLDL10MS

INCR1

MOVA,R1

SUBBA,#05

JZQ4

JNBP3.2，$

Q3:

MOVR2，#10H

ACALLDISPLAY

JBP3.5，Q2

JNBP3.5，$

SUBBA,#02

JZFN2

SUBBA,#03

JZFN3

SUBBA,#04

JZFN4

功能部分

FN1:

子程序

DL10MS:

MOVR7，#100；

延时子程序

MOVR6，#50

D1:

DJNZR6，$

DJNZR7，D1

RET

DISPLAY:

MOVDPTR,#TAB；

显示子程序

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0，A

CLRP2.6

MOVA,@A+DPTR

CLRP2.7

SENDDATA:

MOVA,R3；

发送数据

MOVSBUF,A

JNBT1，$

CLRT1

GETDATA:

JNBR1，$；

接收数据

总结

经过近两周的艰苦的努力，终于完成了本次课程设计，在做设计的过程中，让我对自己的学习能力，独立思考能力及对知识的掌握运用能力有了进一步了解，同时让也我看到自身存在的不足，由于个人能力有限，文中肯定有错误的地方，还请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，进一步提高。

在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。

通过跟老师和同学的交流，当然也离不开自己的艰苦努力，终于按时完成了本次课程设计。

在此过程中，我学会了很多，让我明白踏实努力在学习中的重要性，成功源于不懈努力。

在今后的学习生活中，我会努力学习专业知识，不断的自我提高，为将来的在电子领域进一步发展打下坚实基础。

在这次课程设计中，我感受颇深，，了解到很多不曾接触的知识，让我深刻的明白理论和实际重要性。

在今后的学习中，我一定会踏实实干，努力奋斗，把理论与实践紧密联系在一起，相信一定会取得不俗的成就。

致谢

首先，，非常感谢吕运朋老师在做课程设计过程中给予的细心指导，深入浅出的讲解，为我顺利完成本次课程设计提供了很大帮助，让我对单片机领域有了全新理解，与此同时在吕老师的指引下，我学习到了很多，和吕老师交流学习过程中，我深深被吕老师渊博知识见解折服，同时让我学会了独立思考，积极反思，让我明白思考在学习中的重要性，通过自己的思考去取得成功，不断发掘自身能力，以吕老师为榜样，积极探索，不断提高自己个人思考能力，动手能力，创造能力。

同时也感谢在我遇到苦难无私帮助我的同学和老师，我能够顺利完成本次单片机设计离不开他们的慷慨付出，也非常感谢我们的学校为我们提供这一学习平台，让我们可以将所学知识应用与实践当中，让我们受益颇深。

最后，再次真诚的感谢敬爱的吕运朋老师！

参考文献

[1]胡汉才单片机原理与接口技术［M］.北京：

清华大学出版社.1995.6

[2]楼然苗51系列单片机设计实例［M］.北京：

北京航空航天出版社.2003.3

[3]何立明单片机高级教程［M］.北京：

北京航空航天出版社.2001

[4]赵晓安MCS-51单片机原理及应用［M］.天津：

天津大学出版社.2001.3

[5]肖洪兵跟我学单片机［M］.北京：

北京航空航天出版社.2002.3

[6]夏继强单片机实验与实践教程[M].北京：

北京航空航天出版社2001

[7]于凤明单片机原理与接口技术[M].北京：

中国轻工业出版社1998

[8]王质朴MCS-51单片机原理接口及应用[M].北京：

北京理工大学出版社.2009.11