紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

史春俠

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 寶雞 721000）

紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

史春俠

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 寶雞 721000）

文中主要目的在于研究紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。主要通過在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。基于單片機(jī)硬件支撐，結(jié)合紅外線技術(shù)，構(gòu)建設(shè)計(jì)紅外通信系統(tǒng)，以便可以在中短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)紅外無線通信的功能。結(jié)果證實(shí)，將紅外線技術(shù)運(yùn)用到電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，有助于提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能，確保實(shí)現(xiàn)紅外線遙控系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)通信準(zhǔn)確率提升20.0%，出錯(cuò)率降低15.0%，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。可見對于電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用紅外線技術(shù)，有助于拓展通信系統(tǒng)功能，提升電子通信系統(tǒng)應(yīng)用性能，產(chǎn)生積極影響。

紅外線技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電子通信

紅外線技術(shù)中，可以進(jìn)行紅外通信，能夠?qū)崿F(xiàn)在傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到低速率、短距離通信傳輸?shù)男枨螅⑶疫€可以將低運(yùn)行功耗，提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。對于電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中，應(yīng)用紅外線技術(shù)，可發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值，以下對此進(jìn)行分析。

1　紅外線技術(shù)分析

關(guān)于紅外通信中，其技術(shù)原理就是可以利用波長在900～1 000 nm范圍內(nèi)的紅外波，將其作為信息傳輸?shù)妮d體，然后通過發(fā)射裝置，可以經(jīng)高頻調(diào)制后把二進(jìn)制信號運(yùn)用紅外線發(fā)送出去，然后，在經(jīng)過接收裝置，其能夠把接收的紅外高頻信號解調(diào)成為原來的信息，從而實(shí)現(xiàn)紅外線通信傳輸。就如在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在其通信信號初始階段，按下系統(tǒng)不同指令鍵被時(shí)，此時(shí)指令信號電路就會(huì)產(chǎn)生出不同的脈沖編碼，形成指令信號，然后可以經(jīng)調(diào)制電路進(jìn)行調(diào)制，從而能夠變成編碼的脈沖調(diào)制信號，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路后產(chǎn)生紅外信號，完成通信初始工作，以便確保通信的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。其如圖1。

圖1　紅外發(fā)射流程圖

其中調(diào)制方式，主要有脈寬調(diào)制（也就是通過改變脈沖的寬度，從而調(diào)制信號PWM）以及脈時(shí)調(diào)制（可以改變脈沖串的時(shí)間間隔，從而調(diào)制信號PPM）兩種，均可以實(shí)現(xiàn)在紅外線通信中的信號轉(zhuǎn)播，從而可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信工作。

2　電子通信系統(tǒng)需求分析

2.1脈沖調(diào)制需求

文中，設(shè)計(jì)電子通信系統(tǒng)，運(yùn)用紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，同時(shí)對于通信數(shù)據(jù)，能夠采用脈沖編碼的方法，就是可以將每位傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號，能夠用一個(gè)脈沖進(jìn)行表示，脈寬寬度為526 μs，可以將兩個(gè)脈沖周期來表示‘1’，一個(gè)這樣脈寬的脈沖表示為‘0’。將脈沖信號調(diào)制為頻率在38 kHz載波之上進(jìn)行發(fā)送；在紅外線傳播過程中，脈沖信號具有一定時(shí)間間隔的信號，占空比可以是數(shù)據(jù)編碼來決定的。并且，在紅外線的接收端，對于數(shù)據(jù)的處理過程則是與之正好相反的；完成這一些列過程之后，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

2.2通信傳輸需求

對于紅外光通信裝置設(shè)計(jì)中，可以利用紅外發(fā)光管以及紅外光接收模塊，作為該系統(tǒng)通信收發(fā)器件，以此能夠用來定向的傳輸語音信號，并且可以確保信號的傳輸距離達(dá)到2 m。同時(shí)，也要保證通信紅接收的聲音確保是無明顯失真的。對于發(fā)射端的輸入語音，可以將信號轉(zhuǎn)化為800 Hz的單音信號，并且在8 Ω電阻負(fù)載之中，確保接收輸出電壓不小于0.4 V。并且在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也不可以改變電路狀態(tài)，確保輸出端電壓讀數(shù)可以不大于0.1 V，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

3　基于紅外線技術(shù)的電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在本次電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要由紅外發(fā)射以及紅外接收這兩個(gè)過程，首先，在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，能夠?qū)?shù)字信號傳輸給紅外發(fā)射電路部分，然后可以經(jīng)該電路進(jìn)行調(diào)制后，將信號轉(zhuǎn)變成模擬的紅外光信號，實(shí)現(xiàn)在空氣中的無線傳輸，當(dāng)紅外接收的電路部分收到這個(gè)紅外線的光信號之后，經(jīng)過相關(guān)電路解調(diào)之后，并能夠?qū)⒓t外光信號還原為能夠被系統(tǒng)單片機(jī)處理的數(shù)字信號，然后由電子通信系統(tǒng)的單片機(jī)處理得出數(shù)據(jù)的原編碼。所采用的紅外線技術(shù)，是運(yùn)用紅外線發(fā)射芯片LC7461實(shí)現(xiàn)的紅外線傳播功能。當(dāng)紅外遙控器有鍵按下時(shí)，紅外接收器接收到紅外信號，可以將紅外信號轉(zhuǎn)化為可識別的電信號，經(jīng)放大、調(diào)解、濾波后，經(jīng)紅外接收器將原編碼輸入到AT89C51的外部中斷0的引腳，然后由AT89C51對接收到的原編碼信號進(jìn)行判斷、識別，然后做出相應(yīng)判斷。PC機(jī)通過MAX485芯片實(shí)現(xiàn)和單片機(jī)的通信，紅外信號經(jīng)過解碼以后，按遙控器不同的鍵，在串口調(diào)試助手窗口會(huì)有不同的數(shù)字顯示。系統(tǒng)紅外通信設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)紅外通信過程

3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)硬件系統(tǒng)是由紅外接收模塊和MAX485接口電路兩大部分組成，紅外接收模塊的作用是將接收的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、調(diào)解、濾波后，輸入到AT89C51，然后由AT89C51對所接收的原編碼信號進(jìn)行判斷、識別、然后做出相應(yīng)的處理。MAX485接口電路負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)。如圖3為AT89C51的引腳圖：

圖3　AT89C51引腳圖

3.3紅外線接收設(shè)計(jì)

對于紅外線的接收電路，在設(shè)計(jì)中可以使用紅外接收器進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，不需外接元件。然而，在實(shí)際的設(shè)計(jì)之中，仍然需要注意的問題就是，一定要確保選擇的接收器件中，其中心頻率和發(fā)射信號中的中心頻率可以相互進(jìn)行匹配。在本次電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用LT0038作為紅外接收芯片，如圖4所示。

圖4　紅外接收電路

當(dāng)P1口作為輸出使用時(shí)，已能向外提供推拉電流負(fù)載，而無需再接上拉電阻。P1口出來的數(shù)據(jù)經(jīng)電阻分壓后直接接到發(fā)光二極管上，8個(gè)發(fā)光二極管對應(yīng)8位的數(shù)據(jù)碼，當(dāng)數(shù)據(jù)碼為“1”時(shí)亮，為“0”時(shí)暗。采用該連接通信方法，確保軟件解碼工作可以查詢，也可以實(shí)現(xiàn)通信中斷。并且，在實(shí)際的電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中，還能夠進(jìn)一步提升抑制干擾電路，從而去增強(qiáng)電子通信系統(tǒng)通信穩(wěn)定性。

3.4設(shè)計(jì)系統(tǒng)的串行通信程序

AT89C51單片機(jī)串行口有4種工作方式，用特殊功能寄存器SCON中的SM0、SM1兩位進(jìn)行設(shè)定，如表1所示。

表1　串行口的工作方式

本次設(shè)計(jì)之中，其采用的串行口為工作方式1。在方式1之中，10位通用異步接口，可以真正的實(shí)現(xiàn)串行通信的發(fā)送與接收工作。其中，TXD實(shí)現(xiàn)發(fā)送操作，RXD實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)操作；且對于收發(fā)幀數(shù)據(jù)格式之中，主要由10位組成，1位是起始位、1位停止位、8位是數(shù)據(jù)位。在接收時(shí)，停止位進(jìn)入SCON的RB8，此方式的波特率可調(diào)。圖5所示為串口通信流程圖。

圖5　串口通信流程圖

3.5紅外線技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)接收部分設(shè)計(jì)之中，對于數(shù)據(jù)的接收程序，主要就是可以接收正確的一幀數(shù)據(jù)，然后設(shè)置一個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤偶校驗(yàn)，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)幀，以便可以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)信息。對于命令執(zhí)行部分設(shè)計(jì)之中，當(dāng)從系統(tǒng)中接收一幀正確數(shù)據(jù)之后，可以通過地址域判斷的RS-485總線中主控器，判斷其是否呼叫本機(jī)，如果是的話，則對于所有接收到的從機(jī)，都需要去響應(yīng)命令，同時(shí)還可以通過密碼方式，設(shè)置想要的權(quán)限，將密碼和地址軍保存在E2PROM之中。然后能夠通過總線發(fā)送出數(shù)據(jù)，在發(fā)送完畢之時(shí)，可以清除接收事件的發(fā)生標(biāo)志。紅外線電子通信中，區(qū)別通信數(shù)據(jù)中的“0”和“1”，從而讀出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。其紅外線技術(shù)中解碼的子程序如圖6所示。

圖6　紅外遙控流程圖

4　分析電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用紅外線技術(shù)的效益

通過系統(tǒng)調(diào)試，觀察分析程序執(zhí)行過程中各個(gè)窗口數(shù)據(jù)變化，如有錯(cuò)誤，修改程序重新執(zhí)行。程序調(diào)試結(jié)果如圖7所示：

圖7　紅外通信調(diào)試結(jié)果

將紅外電子技術(shù)應(yīng)用到電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，有助于提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能，確保實(shí)現(xiàn)紅外線遙控系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)通信準(zhǔn)確率提升20.0%，出錯(cuò)率降低15.0%，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。

5　結(jié)　論

綜上所述，在進(jìn)行電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用紅外電子技術(shù)，有助于提升電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以提升系統(tǒng)通信性能，降低系統(tǒng)通信出錯(cuò)率，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)切實(shí)可行，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。

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Application of infrared technology in electronic communication system design

SHI Chun-xia
（Baoji Vocational Technology College，Baoji 721000，China）

This paper mainly aims to study the application of infrared technology in the design of electronic communication system.Mainly through the design of electronic communication systems.Based on single-chip microcomputer hardware support，combined with infrared technology，building design infrared communication system，in order to realize the function of infrared wireless communication in a short distance.The results confirm that the infrared technology is applied in the design of electronic communication system，which can help to improve the system design performance and ensure the function of infrared remote control system，so as to improve the accuracy of the system communication，and the error rate is 15%，and the error rate is 20%.In the design of electronic communication system，the use of infrared technology，which helps to expand the function of the communication system，improve the application performance of electronic communication system，have a positive impact.

infrared technology；system design；electronic communication

TN99

A

1674-6236（2016）21-0072-04

2015-07-14稿件編號：201507097

史春俠（1972—），女，陜西寶雞人，講師。研究方向：電子信息技術(shù)。