1、紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要， Abstract1一、引言2二、設(shè)計(jì)目的：2三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求2四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路2五、模塊電路設(shè)計(jì)3、語(yǔ)音信號(hào)的設(shè)計(jì)方案3、紅外光發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)方案4、紅外光接收模塊的設(shè)計(jì)方案4、高通濾波器4、功率放大器4六、數(shù)據(jù)測(cè)量和功能實(shí)現(xiàn)5七、問題分析5八、總結(jié)5九、所用元件及測(cè)試儀表清單6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(jì)，并且詳細(xì)說(shuō)明了發(fā)射和接收的工作原理， 同時(shí)指出在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的一些問題。通過實(shí)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，在一定的距離圍之， 接收端可以接收到樂曲信號(hào)， 利用喇

2、叭可以將樂曲信號(hào)無(wú)失真的播放出來(lái)。從而完成了整個(gè)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 thispaper,describedthebasicworking principleofinfraredcommunication,completedthedesignofinfraredtransceiversidiographic hardware circuit, and detailed description of the wor

3、kingprincipleof transmittingand receiving,alsopointedoutthatduringthedesign processshouldpay attention to some problems.Through the actualcircuit structures, music 9300A chip generated music, through modulatedLEDand emittedthe music signal,in a certaindistancerange, the receivercan receive music sig

4、nal, and the music signal can be broadcast withoutdistortionwith theuse ofloudspeaker.Therebycompletingthetransmitting and receiving of entire infrared communication system.Keywords: infrared communication modulation一、引言隨著科技的進(jìn)步， 無(wú)線電通信技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，而紅外無(wú)線數(shù)據(jù)通信相對(duì)于無(wú)線電數(shù)據(jù)通信具有低功耗、低價(jià)格、低電磁干擾、高性等優(yōu)點(diǎn)，目前發(fā)展迅猛，尤其在近距

5、離無(wú)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(wú)線數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高，成為許多移動(dòng)設(shè)備、室辦公設(shè)備以及手持設(shè)備無(wú)線數(shù)據(jù)通信的一個(gè)重要途徑。二、設(shè)計(jì)目的 ：1、掌握簡(jiǎn)單的紅外光通信系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原理；2、掌握通信電子系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)的方法；3、熟悉電路仿真軟件的使用；4、掌握 PCB設(shè)計(jì)電路裝配和調(diào)試的方法；三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1、制定合理的實(shí)現(xiàn)方案，要求至少有兩套實(shí)現(xiàn)方法，理論計(jì)算出元件參數(shù)；2、電路設(shè)計(jì)。根據(jù)自己的實(shí)現(xiàn)方案，提出元器件清單，確定元器件型號(hào)、數(shù)量，從可選方案中選出一套；3、電路仿真和優(yōu)化。運(yùn)用Protel等工具軟件對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化和仿真；4、用面包

6、板來(lái)搭建電路并進(jìn)行調(diào)試；5、測(cè)試電路完成的功能，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)；6、可以利用 protel制作簡(jiǎn)單的 PCB版；（不作要求，任選）7、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告；四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路語(yǔ)音和音樂等所產(chǎn)生的電信號(hào)和其他低頻電信號(hào)一樣， 一般不直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，而是經(jīng)過放大后對(duì)發(fā)射機(jī)的高頻振蕩進(jìn)行調(diào)制， 然后將此攜帶有低頻信號(hào)的高頻已調(diào)制信號(hào)，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(zhǎng)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的近紅外線，波長(zhǎng)在 0.75-25um 之間。紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是光通信系統(tǒng)的一個(gè)重要分支， 紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和目前世

7、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(gè)是大氣，一個(gè)則是光纖。一個(gè)簡(jiǎn)單的光通信收發(fā)系統(tǒng)如圖( 一) 所示：當(dāng)然整個(gè)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(lái)完成紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。五、模塊電路設(shè)計(jì)、語(yǔ)音信號(hào)的設(shè)計(jì)方案(a) 、直接采用信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生單音頻信號(hào)。(b) 、利用 RC振蕩器設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)振蕩信號(hào)，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(hào)，如下圖所示：、紅外光發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)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

8、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(jiǎn)單的模擬驅(qū)動(dòng)電路，這是一個(gè)共發(fā)射極的放大電路，調(diào)整基極偏置，但輸入模擬信號(hào)，晶體管集電極電流隨模擬信號(hào)強(qiáng)度的變化而變化， LED的輸出光功率也隨模擬信號(hào)而變化，從而可以將輸入信號(hào)發(fā)送出去。、紅外光接收模塊的設(shè)計(jì)方案其中，光電檢測(cè)器是光接收機(jī)的第一個(gè)關(guān)鍵部件，其作用是將光信號(hào)變換成為電信號(hào)，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(duì)其有一定程度的影響，為了獲得更好的效果，在輸出端加了一個(gè) HPF，消除恒定的外接低頻信號(hào)的干擾，這樣接收效果和靈敏度都得到了

9、顯著的提高。、功率放大器接收電路接收到的信號(hào)很微弱，不足以驅(qū)動(dòng) 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(dòng)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(cè)量和功能實(shí)現(xiàn)、調(diào)試發(fā)送電路。通過測(cè)試，紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)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(gè)正弦小信號(hào)，用示波器同時(shí)觀測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，在信號(hào)不失真的前提下， 可以測(cè)試得到放大增益為 50-200 倍。、整機(jī)調(diào)試。將 9300A芯片中的音樂信號(hào)作為輸入信號(hào)， 發(fā)送電路中的二極管對(duì)準(zhǔn)接收電路中的二極管，在一定的距離之

10、，能在喇叭中聽到無(wú)噪聲的單音三聲門鈴。從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的無(wú)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(hào)的傳輸距離很短，在 50cm之，為了延長(zhǎng)傳輸距離，可以在接收端加一個(gè) AGC，利用 AGC的自動(dòng)增益功能，可以將很微弱的信號(hào)放大至足以驅(qū)動(dòng)小喇叭，從而延長(zhǎng)傳輸距離。八、總結(jié)紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離通信和信息轉(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(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)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(jì)與實(shí)現(xiàn)， 我掌握了簡(jiǎn)單的紅外光通信系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)原理， 掌握了通信電子系統(tǒng)方

11、案設(shè)計(jì)、 電路設(shè)計(jì)的方法。 通過搭建實(shí)際電路，提高我的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問題的能力。 實(shí)驗(yàn)中也遇到了一些困難， 信號(hào)傳輸時(shí)遇到了失真， 分析原因很可能是電阻出了問題。 我又萬(wàn)用表重新測(cè)量了電阻值，發(fā)現(xiàn)有的電阻測(cè)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(lái)識(shí)別電阻的，測(cè)量一遍后將較大誤差的電阻更換成設(shè)計(jì)值。連接好電路測(cè)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(wú)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(jī)場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機(jī)和打印機(jī)， 在這些地方利用紅外技術(shù)， 掌上計(jì)算機(jī)用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。 銀行

12、的 ATM(柜員機(jī) ) 也可以采用紅外接口裝置。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)， 紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用， 數(shù)字蜂窩、尋呼機(jī)、付費(fèi)等都將采用紅外技術(shù)。 紅外技術(shù)的推廣意味著計(jì)算機(jī)用戶不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。九、所用元件及測(cè)試儀表清單、測(cè)試儀表：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，示波器，晶體管毫伏表，萬(wàn)用表，直流穩(wěn)壓電源。、元件清單如下表：序名稱數(shù)量序號(hào)名稱數(shù)量號(hào)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 3.3k124BD138112電