紅外線技術在電子通信系統設計中的應用

史春俠

（寶雞職業技術學院 陜西 寶雞 721000）

紅外線技術在電子通信系統設計中的應用

史春俠

（寶雞職業技術學院 陜西 寶雞 721000）

文中主要目的在于研究紅外線技術在電子通信系統設計中的應用。主要通過在電子通信系統設計中。基于單片機硬件支撐，結合紅外線技術，構建設計紅外通信系統，以便可以在中短距離內實現紅外無線通信的功能。結果證實，將紅外線技術運用到電子通信系統的設計中，有助于提升系統設計性能，確保實現紅外線遙控系統的功能，使系統通信準確率提升20.0%，出錯率降低15.0%，發揮積極應用價值。可見對于電子通信系統設計中，運用紅外線技術，有助于拓展通信系統功能，提升電子通信系統應用性能，產生積極影響。

紅外線技術；系統設計；電子通信

紅外線技術中，可以進行紅外通信，能夠實現在傳輸數據，達到低速率、短距離通信傳輸的需求，并且還可以將低運行功耗，提升系統設計水平。對于電子通信系統設計之中，應用紅外線技術，可發揮積極應用價值，以下對此進行分析。

1　紅外線技術分析

關于紅外通信中，其技術原理就是可以利用波長在900～1 000 nm范圍內的紅外波，將其作為信息傳輸的載體，然后通過發射裝置，可以經高頻調制后把二進制信號運用紅外線發送出去，然后，在經過接收裝置，其能夠把接收的紅外高頻信號解調成為原來的信息，從而實現紅外線通信傳輸。就如在進行系統設計中，在其通信信號初始階段，按下系統不同指令鍵被時，此時指令信號電路就會產生出不同的脈沖編碼，形成指令信號，然后可以經調制電路進行調制，從而能夠變成編碼的脈沖調制信號，經過驅動電路后產生紅外信號，完成通信初始工作，以便確保通信的進一步實現。其如圖1。

圖1　紅外發射流程圖

其中調制方式，主要有脈寬調制（也就是通過改變脈沖的寬度，從而調制信號PWM）以及脈時調制（可以改變脈沖串的時間間隔，從而調制信號PPM）兩種，均可以實現在紅外線通信中的信號轉播，從而可實現系統的通信工作。

2　電子通信系統需求分析

2.1脈沖調制需求

文中，設計電子通信系統，運用紅外線進行數據通信，同時對于通信數據，能夠采用脈沖編碼的方法，就是可以將每位傳輸的數據信號，能夠用一個脈沖進行表示，脈寬寬度為526 μs，可以將兩個脈沖周期來表示‘1’，一個這樣脈寬的脈沖表示為‘0’。將脈沖信號調制為頻率在38 kHz載波之上進行發送；在紅外線傳播過程中，脈沖信號具有一定時間間隔的信號，占空比可以是數據編碼來決定的。并且，在紅外線的接收端，對于數據的處理過程則是與之正好相反的；完成這一些列過程之后，就可以實現數據的傳輸。

2.2通信傳輸需求

對于紅外光通信裝置設計中，可以利用紅外發光管以及紅外光接收模塊，作為該系統通信收發器件，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到2 m。同時，也要保證通信紅接收的聲音確保是無明顯失真的。對于發射端的輸入語音，可以將信號轉化為800 Hz的單音信號，并且在8 Ω電阻負載之中，確保接收輸出電壓不小于0.4 V。并且在該系統設計中，也不可以改變電路狀態，確保輸出端電壓讀數可以不大于0.1 V，以滿足系統設計需求。

3　基于紅外線技術的電子通信系統的設計

3.1系統總體設計

在本次電子通信系統設計中，主要由紅外發射以及紅外接收這兩個過程，首先，在通信系統設計過程中，能夠將數字信號傳輸給紅外發射電路部分，然后可以經該電路進行調制后，將信號轉變成模擬的紅外光信號，實現在空氣中的無線傳輸，當紅外接收的電路部分收到這個紅外線的光信號之后，經過相關電路解調之后，并能夠將紅外光信號還原為能夠被系統單片機處理的數字信號，然后由電子通信系統的單片機處理得出數據的原編碼。所采用的紅外線技術，是運用紅外線發射芯片LC7461實現的紅外線傳播功能。當紅外遙控器有鍵按下時，紅外接收器接收到紅外信號，可以將紅外信號轉化為可識別的電信號，經放大、調解、濾波后，經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行判斷、識別，然后做出相應判斷。PC機通過MAX485芯片實現和單片機的通信，紅外信號經過解碼以后，按遙控器不同的鍵，在串口調試助手窗口會有不同的數字顯示。系統紅外通信設計圖如圖2所示。

圖2　系統紅外通信過程

3.2系統硬件設計

整個硬件系統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換為電信號，經放大、調解、濾波后，輸入到AT89C51，然后由AT89C51對所接收的原編碼信號進行判斷、識別、然后做出相應的處理。MAX485接口電路負責傳送數據。如圖3為AT89C51的引腳圖：

圖3　AT89C51引腳圖

3.3紅外線接收設計

對于紅外線的接收電路，在設計中可以使用紅外接收器進行相關設計，不需外接元件。然而，在實際的設計之中，仍然需要注意的問題就是，一定要確保選擇的接收器件中，其中心頻率和發射信號中的中心頻率可以相互進行匹配。在本次電子通信系統設計中，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P1口作為輸出使用時，已能向外提供推拉電流負載，而無需再接上拉電阻。P1口出來的數據經電阻分壓后直接接到發光二極管上，8個發光二極管對應8位的數據碼，當數據碼為“1”時亮，為“0”時暗。采用該連接通信方法，確保軟件解碼工作可以查詢，也可以實現通信中斷。并且，在實際的電子通信系統設計之中，還能夠進一步提升抑制干擾電路，從而去增強電子通信系統通信穩定性。

3.4設計系統的串行通信程序

AT89C51單片機串行口有4種工作方式，用特殊功能寄存器SCON中的SM0、SM1兩位進行設定，如表1所示。

表1　串行口的工作方式

本次設計之中，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，可以真正的實現串行通信的發送與接收工作。其中，TXD實現發送操作，RXD實現接收數據操作；且對于收發幀數據格式之中，主要由10位組成，1位是起始位、1位停止位、8位是數據位。在接收時，停止位進入SCON的RB8，此方式的波特率可調。圖5所示為串口通信流程圖。

圖5　串口通信流程圖

3.5紅外線技術應用設計實現

數據接收部分設計之中，對于數據的接收程序，主要就是可以接收正確的一幀數據，然后設置一個字節的錯誤偶校驗，錯誤數據幀，以便可以區分數據信息。對于命令執行部分設計之中，當從系統中接收一幀正確數據之后，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，如果是的話，則對于所有接收到的從機，都需要去響應命令，同時還可以通過密碼方式，設置想要的權限，將密碼和地址軍保存在E2PROM之中。然后能夠通過總線發送出數據，在發送完畢之時，可以清除接收事件的發生標志。紅外線電子通信中，區別通信數據中的“0”和“1”，從而讀出傳輸的數據信息。其紅外線技術中解碼的子程序如圖6所示。

圖6　紅外遙控流程圖

4　分析電子通信系統設計中應用紅外線技術的效益

通過系統調試，觀察分析程序執行過程中各個窗口數據變化，如有錯誤，修改程序重新執行。程序調試結果如圖7所示：

圖7　紅外通信調試結果

將紅外電子技術應用到電子通信系統的設計中，有助于提升系統設計性能，確保實現紅外線遙控系統的功能，使系統通信準確率提升20.0%，出錯率降低15.0%，發揮積極應用價值。

5　結　論

綜上所述，在進行電子通信系統設計中，應用紅外電子技術，有助于提升電子通信系統設計質量，可以提升系統通信性能，降低系統通信出錯率，該系統的設計切實可行，發揮積極應用價值。

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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。