电子信息工程论文.docx

电子信息工程论文.docx

《电子信息工程论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子信息工程论文.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子信息工程论文

摘要

在很多实际的单片机系统中，常常使用非电信号（如光信号、超声波信号等）来传送控制信息和数据信息，以实现遥控和遥测的功能，其中红外遥控是目前使用最广泛且很实用的一种通信和遥控手段。

由于红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调以及玩具等其他小型电器装置上，也纷纷采用红外线遥控。

工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅安全可靠，而且能有效地隔离电气干扰。

正是由于红外通信具有这些特点，随着计算机技术和红外遥控技术的发展，越来越多的红外通信装置在单片机系统中得到了应用。

本设计详细介绍了红外通信的原理以及如何用51单片机来实现一个简单的红外数据通信系统。

从硬件上来讲，系统实现的关键在于单片机89C52、红外接口芯片MAX3100和红外收发芯片HSDL3201的使用。

本系统的软件程序比较简单，但它验证了单片机实现红外通信的可行性。

关键词：

红外通信；单片机；接口芯片

ABSTRACT

InmanypracticalSCMsystem,oftenusingnon-electricalsignals（suchasopticalsignals,ultrasonicsignals,etc.）tosendcontrolinformationanddatainformationinordertoachievethefunctionsofremotecontrolandtelemetry,infraredremotecontrolisthemostwidelyusedandAverypracticalmeansofcommunicationandremotecontrol.

Sinceinfraredremotecontroldevicewithsmallsize,lowpowerconsumption,strongfunction,lowcost,thusfollowingthecolortelevisionsets,VCRs,thetaperecorder,audioequipment,airconditionersandothersmalltoys,andotherelectricalinstallations,havealsousedinfraredremotecontrol.Industrialequipment,inthehigh-pressure,radiation,toxicgases,dustandothercircumstances,usinginfra-redremotecontrolnotonlysafe,reliable,butalsoeffectivelyisolateelectricalinterference.Itispreciselybecauseofthesecharacteristicswithinfraredcommunication,withcomputertechnologyandinfraredremotecontroltechnology,moreandmoreinfraredcommunicationdevicesintheSCMsystemhasbeenapplied.

Thedetaileddesignofinfraredcommunicationwiththe51principlesandhowtoachieveasimplemicrocontrollerinfrareddatacommunicationssystems.Intermsofhardware,thesystemisthekeytoachievingSCM89C52,infraredinterfacechipMAX3100andinfraredtransceiverchipHSDL3201use.Thesystemisrelativelysimplesoftwareprogram,butheprovedMCUthefeasibilityofinfraredcommunication.

Keywords:

infraredcommunication;SCM;interfacechip

1绪论

1.1红外通信简介及研究现状

红外数据通信，顾名思义，就是通过红外线传输数据，它是一种使用红外线作为传播介质的数据传输方式。

在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。

于是后来就有了红外、蓝牙、802.11等无线数据传输技术。

红外线是波长在750nm~1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。

红外数据传输一半采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm~25μm。

红外数据协会成立后，为保证不同厂商的红外产品能获得最佳的通信效果，限定所用红外波长在850nm~900nm。

红外数据通信技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持。

红外收发器产品具有成本低，小型化，传输速率快，点对点安全传输，不受电磁干扰等特点，可以实现信息在不同产品之间快速、方便、安全地交换与传送，在短距离无线传输方面拥有十分明显的优势。

红外遥控收发系统的设计在具有很高的实用价值，目前红外收发器产品在可携式产品中的应用潜力很大。

全世界约有1亿5千万台设备采用红外技术，在电子产品和工业设备、医疗设备等领域广泛使用。

绝大多数笔记本电脑和手机都配置红外收发器接口。

随着红外数据传输技术更加成熟、成本下降，红外收发器在短距离通讯领域必将得到更广泛的应用。

IrDA是国际红外数据协会（InfraredDataAssociation）的英文缩写，IrDA相继制定了很多红外通信协议，有侧重于传输数率方面的，也有二者兼顾的。

在海外通信技术发展早期，存在好几个红外通信标准，1993年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会（IrDA），统一了红外通信标准，这就是目前被广泛使用的IrDA红外通信协议及规范。

IrDA1.0协议基于异步收发器UART，最高通信速率为115.2Kb/s，简称SIR（SerialInfrared,串行红外协议），采用3/16EN/DEC编/解码机制。

IrDA1.1协议提高通信速率到4Mb/s，简称FIR（FastInfrared，快速红外协议），采用4PPM（PulsePositionModulation，脉冲位置调制）编译码机制，同时在低速时保留1.0协议规定。

之后，IrDA又推出了最高通信速率为16Mb/s的协议，简称VFEIR（VeryFastInfared，特速红外协议）。

IrDA标准包括三个基本的规范和协议：

IrPHY（InfaredPhysicalLinkSpecification，红外物理层连接规范）、IrLAP（InfaredLinkAccessProtocol，红外连接访问协议）和IrLMP（InfaredLinkManagementProtocol，红外连接管理协议）。

IrPHY规范制定了红外通信硬件设计上的目标和要求。

IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对连接进行设置、管理和维护。

在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMN、IrLAN、IrTran-P等等。

红外传输的距离在几厘米到几十米之间，发射角通常在0°~15°，发射强度与接收灵敏度因不同器件、不同应用设计而强弱不一。

1.2红外通信的研究目的和意义

红外数据传输有自身的优点。

在一些单片机监测系统中，数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或者野外。

采集到的数据传输到手持终端，然后通过手持终端送到后台机进行数据分析、处理。

这样，数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题。

这时采用有线数据传输方式显然是不合适的，而采用无线电通信方式，在恶劣的电磁环境下，要保障数据接受的可靠性，必须提高电台的发射功率，这样一方面需要申请专用额点，另一方面有会对空间产生无线干扰，同时无线电波的频率比红外线的频率更接近于系统工作频率，也容易对系统造成干扰。

因此在这样的工作环境中，采用红外通信方式较为合适。

本课题的研究对于工业控制有着重要的意义。

目前红外遥控、遥测技术在彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃、遥控汽车路牌以及防盗等其它小型装置上得到了广泛的应用。

采用红外线做通信媒介，经实验证明，在没有阻碍的有限范围内具有无线电无法比拟的优势。

所以对本文的研究是很有必要的。

1.3设计任务

考虑到红外光反射的原因，在全双工方式下发送的信号也可能会本身吸收，一次红外通信需采用半双工方式，即通信的某一方发送和接收是交替进行的。

红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。

常用的有两种方法：

通过脉冲宽度来实现信号调制的PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的PPM（PulsePositionModulation，脉位调制），接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制信号后输出。

红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制解调，以便利用红外信道进行传输。

红外通信的接口就是针对红外信道的调制解调器。

实现单片机红外通信的关键在于红外接口电路以及接口驱动程序的设计。

主要包括三个方面的内容：

一接口器件的选取，要求能够完成单片机串口和红外通信之间的转换。

二根据选择的接口器件设计外围电路，实现单片机串口和红外通信的接口电路。

三编写实现红外通信的单片机程序。

1.4红外收发器产品的发展趋势

在各种红外收发器产品中，虽然传输速率、传输距离等特性不同，但红外收发器产品一直朝着提高传输速率，增加传输距离，降低功耗，扩大发射接收角度等方面发展。

特别是随着技术发展和成熟，传输方式正朝着点对多点方向发展。

因此红外收发器产品还有更加宽广的发展前景。

2方案论证

2.1方案的比较

目前红外遥控收发系统产品方面因为技术的成熟而差异较小，主要区别于采用哪个方式对红外信号进行编码解码。

有2种常用实现方法分别为专用芯片编码解码和使用单片机进行编码解码。

方案一：

专用芯片解决方案。

在无线通信领域，专用红外编码芯片种类很多，如日本三菱公司的M50426AP、PT2262、BL9148、ZD6631等，台湾普城公司生产的PT2262/2272是目前最常用的芯片之一，此芯片要求配对使用。

这类芯片一般集载波振荡、编码、信号输出于一体，具有很强的抗干扰能力，外围电路简单，使用很方便，而且价格也很低，具有很好的使用效果，由于是专用芯片所以使用这类芯片的产品具有比较理想的传输距离。

通用的遥控器上大多使用此类专用芯片。

缺点是专用芯片的内部编码已经固定，无法修改内部数据，不适用于经常需要改动传送数据的场合。

方案二：

单片机解决方案。

该方案使用微处理器的I/O口直接产生已调波，驱动红外发光二极管，发射红外数据。

方波由CPU的定时器产生或由软件编程产生。

红外编码工作由软件完成，因此，红外编码方案可以任意设计，外部配接任意硬件电路，以完成各种需要。

由于使用软件编码方案占用了CPU的时间，CPU处理速度受到