紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要，abstract1一、引言1二、設(shè)計目的：2三、設(shè)計任務(wù)要求2四、系統(tǒng)設(shè)計思路2五、模塊電路設(shè)計2、語音信號的設(shè)計方案2、紅外光發(fā)送模塊的設(shè)計方案3、紅外光接收模塊的設(shè)計方案3、高通濾波器4、功率放大器4六、數(shù)據(jù)測量和功能實現(xiàn)4七、問題分析4八、總結(jié)4九、所用元件及測試儀表清單5摘 要:本文闡述了紅外通信的基本工作原理，完成了紅外收發(fā)器具體的硬件電路設(shè)計，并且詳細說明了發(fā)射和接收的工作原理，同時指出在設(shè)計過程中應(yīng)該注意的一些問題。通過實際搭建電路，音樂芯片9300a產(chǎn)生的樂曲，通過調(diào)制led后發(fā)出，在一定的距離范圍之內(nèi)，接收端可以接

2、收到樂曲信號，利用喇叭可以將樂曲信號無失真的播放出來。從而完成了整個紅外通信系統(tǒng)的收發(fā)。關(guān)鍵詞：紅外通信，調(diào)制design and implementation of infrared communication transceiver systemabstract:in this paper, described the basic working principle of infrared communication, completed the design of infrared transceivers idiographic hardware circuit, and detail

3、ed description of the working principle of transmitting and receiving, also pointed out that during the design process should pay attention to some problems. through the actual circuit structures, music 9300a chip generated music, through modulated led and emitted the music signal, in a certain dist

4、ance range, the receiver can receive music signal, and the music signal can be broadcast without distortion with the use of loudspeaker. thereby completing the transmitting and receiving of entire infrared communication system.keywords: infrared communication modulation一、引言隨著科技的進步，無線電通信技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，

5、而紅外無線數(shù)據(jù)通信相對于無線電數(shù)據(jù)通信具有低功耗、低價格、低電磁干擾、高保密性等優(yōu)點，目前發(fā)展迅猛，尤其在近距離無線數(shù)據(jù)通信中得到了廣泛的應(yīng)用尤其是隨著編碼調(diào)制技術(shù)的發(fā)展，紅外無線數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)速率越來越高，成為許多移動設(shè)備、室內(nèi)辦公設(shè)備以及手持設(shè)備無線數(shù)據(jù)通信的一個重要途徑。二、設(shè)計目的：1、掌握簡單的紅外光通信系統(tǒng)的組成及設(shè)計原理； 2、掌握通信電子系統(tǒng)方案設(shè)計、電路設(shè)計的方法； 3、熟悉電路仿真軟件的使用；4、掌握pcb設(shè)計電路裝配和調(diào)試的方法；三、設(shè)計任務(wù)要求1、制定合理的實現(xiàn)方案，要求至少有兩套實現(xiàn)方法，理論計算出元件參數(shù)； 2、電路設(shè)計。根據(jù)自己的實現(xiàn)方案，提出元器件清單，確定元器

6、件型號、數(shù)量，從可選方案中選出一套； 3、電路仿真和優(yōu)化。運用protel等工具軟件對電路進行優(yōu)化和仿真； 4、用面包板來搭建電路并進行調(diào)試； 5、測試電路完成的功能，記錄測試數(shù)據(jù)； 6、可以利用protel制作簡單的pcb版；（不作要求，任選） 7、撰寫設(shè)計報告；四、系統(tǒng)設(shè)計思路語音和音樂等所產(chǎn)生的電信號和其他低頻電信號一樣，一般不直接進行遠距離傳輸，而是經(jīng)過放大后對發(fā)射機的高頻振蕩進行調(diào)制，然后將此攜帶有低頻信號的高頻已調(diào)制信號，通過一定的媒介傳輸出去。紅外數(shù)據(jù)傳輸，使用傳輸介質(zhì)紅外線。紅外線是波長在750nm-1mm之間的電磁波，是人眼看不到的光線。紅外數(shù)據(jù)傳輸一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外

7、線，波長在0.75-25um之間。紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計是光通信系統(tǒng)的一個重要分支，紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計思路和目前世界上所采用的骨干通信網(wǎng)的光纖通信系統(tǒng)有相同之處的，唯一重要的差別就是它們二者所采用的傳輸媒質(zhì)不同，一個是大氣，一個則是光纖。一個簡單的光通信收發(fā)系統(tǒng)如圖(一)所示：當(dāng)然整個商用的紅外光通信系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜的，這里我們只考慮最基礎(chǔ)最必要的部分來完成紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計。五、模塊電路設(shè)計、語音信號的設(shè)計方案(a)、直接采用信號發(fā)生器來產(chǎn)生單音頻信號。(b)、利用rc振蕩器設(shè)計和搭建一個振蕩信號，如下圖所示：(c)、利用lx-9300系列芯片構(gòu)成音樂集成電路，發(fā)出電信號，如下圖所示：、紅外光

8、發(fā)送模塊的設(shè)計方案設(shè)計原則主要是考慮紅外發(fā)送管的工作電流，電流過小，傳輸距離短，電流過大容易毀壞發(fā)光管。在本系統(tǒng)中，紅外光發(fā)送模塊的電路圖如下所示：上圖是最簡單的模擬驅(qū)動電路，這是一個共發(fā)射極的放大電路，調(diào)整基極偏置，但輸入模擬信號，晶體管集電極電流隨模擬信號強度的變化而變化，led的輸出光功率也隨模擬信號而變化，從而可以將輸入信號發(fā)送出去。、紅外光接收模塊的設(shè)計方案其中，光電檢測器是光接收機的第一個關(guān)鍵部件，其作用是將光信號變換成為電信號，在本系統(tǒng)中采用光電二極管302。紅外光接收模塊的電路圖如下所示：、高通濾波器紅外接收的二極管是光敏二極管，普通燈光也對其有一定程度的影響，為了獲得更好的效

9、果，在輸出端加了一個hpf，消除恒定的外接低頻信號的干擾，這樣接收效果和靈敏度都得到了顯著的提高。、功率放大器接收電路接收到的信號很微弱，不足以驅(qū)動1w的小喇叭，從而在小喇叭之前利用了音頻功率專用放大器lm386，這樣可以得到50200的增益，以便驅(qū)動小喇叭。200倍增益的功率放大器電路如下圖所示：六、數(shù)據(jù)測量和功能實現(xiàn)、調(diào)試發(fā)送電路。通過測試，紅外發(fā)射驅(qū)動電路中紅外管的電流為30-40ma之間。、調(diào)試接收電路。去掉紅外管，在輸入端加一個正弦小信號，用示波器同時觀測輸入信號和輸出信號，在信號不失真的前提下，可以測試得到放大增益為50-200倍。、整機調(diào)試。將9300a芯片中的音樂信號作為輸入信

10、號，發(fā)送電路中的二極管對準接收電路中的二極管，在一定的距離之內(nèi)，能在喇叭中聽到無噪聲的單音三聲門鈴。從而實現(xiàn)了信號的無線傳輸。七、問題分析利用以上收發(fā)電路構(gòu)成的紅外通信系統(tǒng)，信號的傳輸距離很短，在50cm之內(nèi)，為了延長傳輸距離，可以在接收端加一個agc，利用agc的自動增益功能，可以將很微弱的信號放大至足以驅(qū)動小喇叭，從而延長傳輸距離。八、總結(jié)紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。通過這次紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，我掌握了簡單

11、的紅外光通信系統(tǒng)的組成和設(shè)計原理，掌握了通信電子系統(tǒng)方案設(shè)計、電路設(shè)計的方法。通過搭建實際電路，提高我的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題的能力。實驗中也遇到了一些困難，信號傳輸時遇到了失真，分析原因很可能是電阻出了問題。我又萬用表重新測量了電阻值，發(fā)現(xiàn)有的電阻測量值與色環(huán)標(biāo)稱值存在較大誤差，而我在接電路的過程中我全部通過讀色環(huán)來識別電阻的，測量一遍后將較大誤差的電阻更換成設(shè)計值。連接好電路測量，適當(dāng)調(diào)整接收端的變阻器數(shù)值，接收端最終得到了完美的無失真的正弦波形。通過查閱資料，我知道了紅外通信系統(tǒng)還可以用于其他領(lǐng)域，比如：在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方利用紅外技術(shù)，掌上計算機用戶可以利

12、用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的atm(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。預(yù)計在不久的將來，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。九、所用元件及測試儀表清單、測試儀表：函數(shù)信號發(fā)生器，示波器，晶體管毫伏表，萬用表，直流穩(wěn)壓電源。、元件清單如下表：序號名稱數(shù)量序號名稱數(shù)量1發(fā)送管303214電阻2k12接收管302215電阻5113lm386216電解電容10uf44發(fā)光二極管117電解電容100uf25按鍵開關(guān)118電解電容220uf16電阻2.7k119電解電容47uf17電位器10k120片電容0.047uf18電位器100k121片電容0.01uf29電阻2.2k122喇叭110電阻510k123kd9300211電阻3.3k124bd138