电子电路综合设计实验报告红外通信收发系统的设计与实现
院系：
班级：
班内序号：
学号：
姓名：
指导老师：
【实验名称】红外通信收发系统的设计与实现
【摘要】
语音和音乐等低频电信号一般不适合直接远距离传输，而是通过调制加载到光或者高频信号上传输出去。本次试验的内容，就是设计一个合适的红外收发电路，实现多种信号的传输。红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，采用红外通信系统的设计方法来进行和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统是有相同之处的，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不用，一个是大气，一个则是光纤。
【关键词】
关键词音频传输，调制，红外收发，自激，耦合。
【实验目的】
1、掌握简单的红外光通信系统的组成及设计原理；
2、掌握通信电子系统方案设计、电路设计的方法；
3、掌握红外发送、接收电路的设计原理和原则；
3、熟悉电路仿真软件的使用；
4、通过实验大家体会一下通信系统是一个怎样的工作模式，为今后更深层次的专业课的学习打下一个很好的基础。
【实验要求】
1、制定合理的实现方案，要求至少有两套红外设计的实现方法，理论计算出元件参数；
2、电路设计。根据自己的实现方案，提出元器件清单，确定元器件型号、数量，从可选方案中选出一套；
3、电路仿真和优化。运用Protel等工具软件对电路进行优化和仿真；
4、用面包板来搭建电路并进行调试；
5、测试电路完成的功能，记录测试数据，对于音乐电路，能得到清晰的音乐。
【设计任务要求】
1、基本要求：
1）设计的正弦波振荡器：f >=1kHz，Uopp>=3V;
2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可以接收到无明显失真的输入信号；
3）接收端LM386增益设计G>=200；
2. 提高要求：
利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收到的信号利用喇叭可以将发送的乐曲无失真的播放出来，
【设计思路及分块和总体结构】
设计思路及总体结构框图如下：
红外设计的总体构架
上图是一个简单的红外通信系统的构造图，通过实验应该能进行模块化的设计，当然整个商用的红外光通信系统是相当复杂的，这里我们只考虑最基础和最必要的部分来完成整个红外光通信收发系统的设计。
（1）信号产生：
这里利用了音乐芯片KD－9300或是LX9300来完成。
LX-9300的接法kd-9300的接法
信号产生也可以用RC振荡器构成，信号的幅度不宜过大。
（2）红外光发送模块的设计
设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大有容易毁坏发光管
红外光发送电路
（3）红外光接收模块的设计
红外光接收电路
（4）高通滤波器
红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通灯光也对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。
（5）功率放大器
利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50～200的增益，足以驱动0.8W的小喇叭。
放大器LM386
（6）总体电路的设计（含电路图）
（7）系统调制：
系统调制原则：根据电路原理先调制各单元电路，然后再整机调试。
（1）第一步是调制发送电路。记录红外发射驱动电路的输出波形和红外管中的电流；
（2）第二步调制接收电路。去掉红外接收管，加一个正弦小信号，调试输出放大倍数，要求50－200倍直至输出为正弦波，确保不是自激信号或干扰信号；
（3）第三步是整机调试。将发送电路和接收电路放到一起，在发送端送入正弦小信号，观察输出信号波形；
（4）按音乐芯片CW9300的接线方法焊好管脚，将芯片中音乐信号作为输入信号，能在喇叭中听到优美、无噪声的音乐。
一、所实现的功能说明：
本实验完成的基本功能为文氏桥ＲＣ振荡电路产生的振荡信号的传送和接收. 文氏桥ＲＣ振荡电路(前级)产生的一个频率为1.5kHz振荡信号,经具有分压式电流负反馈电路的共射放大电路(后级)的LED发射后由接收电路接收.
主要测试方法为:
Icq：用电压表测量射极电阻Re1两端的电压，由此求出Ieq,利用Ieq ≈Icq得到Icq的值。
LM386的增益：将接收管与LM386连接的电路断开，用函数信号发生器产生的信号代替接收管接收到的信号，分别测出输入和输出信号的幅度，由此计算出LM386的增益。
主要功能：
接收电路在Lm386的三管脚之前加一小电容，等于在功率放大之前先消除恒定的外接低频信号的干扰，提高接收效果和灵敏度。LM386的放大电路，得到200倍左右的增益，来驱动0.8W的小喇叭。（其中接收管LED2采用PIN光电二极管或者雪崩光电二极管APD，将接收到的光信号转换成电信号）
主要测试数据为：
1.红外发送端8050静态参数：
Vcc = 5.00V ；Ubq = 2.51V ；Ueq= 2.02V ；Ucq= 4.32V；
2红外发送端LED两端电流：
I = Ieq = Ueq/Re =2.02V/71= 28.45mA ;
3.红外发送端LED输出幅度：0.10V
4.LM386 增益测量：
输入小信号幅值 :12mv speaker两端幅值: 2.16V
增益A=2.16V/12mv=180;
测试方法为:：去掉接收管，直接在LM386输入端加上正弦小信号，信号可由函数信号发生器产生，然后测出输入和输出信号的幅度，即可计算出LM386的增益。
【故障及问题分析】
1. 文氏桥ＲＣ振荡电路不能起振: 经过仔细检查设计电路发现,RC串并联电路中两个R 的取值由于自己的疏忽而不一样,更换电阻，能够正常起振.
2. 信号经具有分压式电流负反馈电路的共射放大电路放大后有失真现象:通过静态参数的测量后计算,认为电路设计不存在问题,于是分析后可能是因输入信号幅度过大后引起的饱和失真所致.通过调节前级信号源电路的滑动变阻器减小了输出信号的幅度,失真明显减小,波形较好.
3. 信号接收端出现自激:为检查是否为接收电路出问题,首先去掉发射信号而从函数信号发生器引入一个频率为1kHz幅度为1v的正弦信号,从输出端得到了信号仍然有干扰,这说明接收电路出现了问题.最初怀疑是电路中含有的高频分量引起，于是在输出端并接一旁路电容，以去除高频干扰.但是波形仍然有干扰.后来反复调节滑动变阻器得以解决问题,不过未能彻底消除干扰.
4. 在扩展实验中,没有红外信号音乐依然奏响:将发射电路远离接受电路,声音强度没有丝毫降低,后来干脆将发射电路断开, 音乐依然奏响.后来想可能是因为音乐芯片电路与接收电路共用一个面包板,声音绕过发射电路而直接传给了接收电路所致.于是我将音乐芯片电路转到了发射电路所在面包板,最后得到了正确的结果:改变发射端与接收端的距离及方位,声音强度均随之而发生变化.
5．在接收方面，经反复调试发现，信号的接收与两个管子之间的正对角度及之间障碍物的阻隔有很大关系，开始不注意接收到的信号很微弱，调整后才能清晰地听到。
6．实验中曾出现拿书挡在发送管和接收管之间依然有音乐产生的现象，分析原因可能为所用LED为广角的，并且发送功率较大所致，改变LED角度后发现乐音明显减弱，但仍有输出。
【问题分析】
1.问题：将红外的发送接收电路结在一起调试的时候，示波器上显示波形不稳
定，干扰信号很多。
答：这是电路上出现了自激现象，在电源与地之间并联一个大电容（100uF
左右）以及一个小电容（0.1uF）即可以解决自激问题。
2.问题：电路搭好之后，将红外接收管拔掉，喇叭仍能够有音乐出来。
答：这样的现象说明，电路的传输并没有经过红外收发管，出现了耦合现象。
检查电路发现发送部分与接收部分的供电是同一组电源线，改为两组共地的电源
线分别供电后，耦合现象消失。
【红外收发系统应用探索】
红外光传输距离短，但是电路工艺简单，生产成本低，易于大规模投产。在多种领域得于应用。比如可以用于统计进出某个大门的人数，车辆：
比如可以在门口左右设置两排LED，一排接收，一排为发送，如图中所示方向，记录进入人数，当led6先接收到信号时，即led6的接收被阻挡了的时候，此时表示人按照箭头方向进入，此时进行计数。
【PROTEL绘制的原理图及PCB板】
Protel绘制的原理图见【设计思路及分块和总体结构】板块，下面给出由此生成的pcb 板：
红外收发系统发送端：
其 3D效果图如下：
红外收发系统接收端PCB板：
其3D效果图如下：
【所用元器件及测试仪表清单】
1、8050 1
2、红外发送管303 1
3、红外接收管302 1
4、LM386 1
5、可变电阻器（10k，100k）各1
6、电阻（2k） 1
7、电阻（2.5k，） 1
8、电阻（30，50 ）各1
9、电阻（10 ） 2
10、电解电容（100u，33u，250u，10u）各1
11、电容（0.05u，0.01u）各2
10、喇叭 1
12、kd9300 1
13、发光管 1
14、按键开关 1
【实验所用仪器】
1.函数信号发生器
2.示波器
3.晶体管毫伏表
4.万用表
5.直流稳压电源
【总结和结论】
本实验实现了信号经过红外发送和接收完成较远距离的输送。信号有效传送距离大于两米。基本实现了红外收发系统的设计与实现。
该次实验是我第一次独立的完成从开始的设计到最后的调试，在整个过程中学到很多，经过这次实验我基本解了简单的红外光通信系统的组成及设计原理，初步了解了通信电子系统方案设计、电路设计的方法，和红外发送、接收电路的设计原理和原则，熟悉了电路仿真软件protel dxp的使用。也深刻地感受到只有灵活运用所学的电路分析理论知识才能与实践完美的结合起来。做实验之前首先应该熟悉各个器件的使用，以及检查各个器件是否是有问题，确保器件都正常地前提下再进行实验。这样可以提高实验效率，也可以提前排除由于器件不好引出的不合理的实验现象。在实验过程中出现意外现象的时候，应该仔细检查电路找到问题在哪里然后再着手解决，不可以遇到问题就直接盲目的导出乱改电路，这样反而降低了实验效率。
1、掌握了简单的红外光通信系统的组成及设计原理；
2、通过实验，较好地了解了系统的调试，深切体会到系统调试的重要性，在检查电路自激现象的时候就是通过分单元调试得出的结论，从而得以解决问题，这很好的地高了自主实验的能力。
3、通过实验节本了解了通信系统的工作模式，提供今后的专业课程学习一个很好的框架性的认识。
4、通过实验设计与修改，以及通过对芯片kd9300及lm386的查阅，初步了解了datasheetd 的查阅。
5、实验前一定要把实验原理弄清楚，及时查阅资料，实验要大胆，细心。
本次实验历时近一个月，整个过程显得繁琐，实验原理清晰，简单明了，关键在于调试，一次次地解决线路搭接，系统设计缺陷，在试验中要敢于尝试，敢于该进，遇到不会的或者暂时不能解决的不能急躁，学会独立思考，提高自主实验能力，提高独立思考解决问题能力，实验的最终成功给与了我很大鼓舞。提高了我对实验的兴趣！
【参考文献】
1．《电子测量与电子电路实验》张咏梅等北京邮电大学出版社
2．《通信电子电路》刘宝玲胡春静主编北京邮电大学出版社
3．《电子线路基础》高文焕等编高等教育出版社
4. 电路中心网站《红外通信收发系统的设计与实现》
5. 电路中心网站《386的管脚说明datasheet》
6. 电路中心网站《红外通信收发电路设计》
7.《Protel DXP完全解读》
8.电路中心网站《红外通信收发系统的设计与实现》
9.电路中心网站《386的管脚说明datasheet》
10.电路中心网站《红外通信收发电路设计》
11.《Protel DXP完全解读》
12.《电子测量与电子电路实验》张咏梅等北京邮电大学出版社
13. https://www.doczj.com/doc/124729062.html,
红外通信收发系统的设计和实现实验报告学院：信息与通信工程学院 姓名： 班级： 学号：
红外通信收发系统的设计和实现实验报告 1、课题名称 红外通信收发系统的设计与实现 2、摘要 红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外数据传输，使用传输介质――红外线。红外线是波长在750nm～1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75～25um之间。本实protel软件辅助设计，分析并设计了红外通信系统的发射电路与接收电路，实现了红外信号的无线传输功能和音乐信号的收发功能。 3、关键词 红外线、收发系统、音乐芯片 3、设计任务要求； 1、基本要求： （1）设计一个正弦波振荡器，f≥1kHz，Uopp≥3v； （2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可收到无明显失真的输入信号； （3）要求接收端LM386增益设计G=200; （4）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用软件绘制完整的电路原理图（PROTEL）及印制电路板图（PCB） 2、提高要求： 利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收信号利用喇叭将发送的乐曲无失真的播放出来。 3、探究环节： 探索其它红外光通信收发系统的应用实例，数字调制的解决的方案，给出应用方案。 4、设计思路、总体结构框图；
1、设计思路 系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块完成基本实验要求，其中信号产生电路分别由信号发生器和音乐芯片代替，电信号经过发生系统转化为红外光信号，经接收系统接受后，光信号转化为电信号，再通过喇叭将其转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。 首先主要用信号发生器发出电信号，微弱的电信号经过一个分压式共射电路适当放大，并通过LED红外发送管转化为光信号发送。 信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出声音。利用放大器LM386，调节电位器改变其增益，驱动喇叭得到所需功率。再将音乐芯片替代信号发生器重复上述过程即可驱动喇叭发出音乐芯片的声音（此实验为三声门铃声） 2.总体框架图 1、信号的产生 实验中使用了音乐芯片KD-9300或者LX-9300来完成。信号产生也可以使用RC振荡器构成，但信号的幅度不宜过大。 2、红外光发送模块的设计 设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。（要注意芯片的接法以及发送电路的连接。） 3、红外光接收模块的设计 1）高通滤波器：红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通光对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。 2）功率放大器：利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50~200的增益，确保驱动喇叭。 所以设计框图如下 光通信收发系统原理图
红外线测距仪测量原理 测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。 红外测距仪的分类有激光红外，红外和超声波三种，目前测距仪主要是指的激光红外测距仪，红外测距仪和超声波测距仪由于测量距离有限，测量精度很低目前已经被淘汰。激光红外测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光红外测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 测距仪有测量距离和测量精度，同时又是电子设备，所以品牌的选择非常重要，国际知名品牌的测距仪，在性能上会远优于杂牌的激光红外测距仪。 一．测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类： 1. 激光测距仪 激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000米）。 目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球前两大品牌是徕卡和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。 望远镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜激光测距仪全球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上各有特点，2013年，美国激光技术杂志公布的数据，2013年全球单品销售冠军是图雅得SP1500，这款测距仪测量精准，反应速度快捷。 2. 超声波测距仪
38kHz 红外发射与接收 红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用，了解他们的工作原理和性能、进一步自制红外遥控系统，也并非难事。 1.红外线的特点 人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，如图1所示。 由图可见，红光的波长范围为0.62μm～0.76μm，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。 红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。 2.红外线发射和接收 人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，如图2所示。 常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5 mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。 接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头，如图3所示。红外线一体化接收头是集红外接收、
放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。 图3是常用两种红外接收头的外形，均有三只引脚，即电源正VDD、电源负(GND)和数据输出(Out)。接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，图3列出了因接收头的外形不同而引脚的区别。 红外接收头的主要参数如下： 工作电压：4.8～5.3V 工作电流：1.7～2.7mA 接收频率：38kHz 峰值波长：980nm 静态输出：高电平 输出低电平：≤0.4V 输出高电平：接近工作电压 3．红外线遥控发射电路 红外线遥控发射电路框图如图4所示。 框图4是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成，其中的编码器即调制信号，按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、VCD、DVD和组合音响的遥控发射的编码器，因其控制功能多达50种以上，此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程，然而对控制功能少的红外遥控器，其编码器是简单而灵活。前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码，而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。图4中的38kHz振荡器即载波信号比较简单，但专业用的和业余用的也有区别，专业用的振荡器采用了晶振，而后者一般是RC振荡器。例如彩电红外遥控器上的发射端用了455kHz的晶振，是经过整数分频的，分频系数为12，即455kHz÷12= 37.9kHz。当然也有一些工业用的遥控系统，采用36kHz、40kHz或56kHz等的载波信号。 因红外遥控器的控制距离约10米远，要达到这个指标，其发射的载波频率(38kHz)要求十分稳定，而非专业用的RC(38kHz)载波频率稳定性差，往往偏离38kHz甚至很远，这就大大缩短了遥控器的控制距离。因晶振频率十分稳定，所以专业厂家的遥控器全部采用晶振的38kHz作遥控器的载波发送信号。 图4中编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制，再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理。
西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志
红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。
红外通信技术 摘要红外通信技术作为技术成熟、应用广泛的无线短距离通信技术，在生产生活中发挥着越来越重要的作用，本文介绍了红外通信技术的概念、特点及通信协议，指出了红外通信技术的优势和重要性，并讲述了红外通信技术在实际生活中的应用和特点。 关键词红外通信技术通信协议 前言 1800年,英国的William Herschel利用棱镜折射太阳光，发现了红外谱线和红外辐射，从此，一种完全新颖的学科诞生了。红外技术经过两百多年的发展已经日臻成熟，并且已有众多学科分支，红外通信技术就是其中的重要一门，红外线通信是一种便宜、近距离、无线、低功耗、保密性强的通信方案，重要利用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断进步，应用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。 1.红外通信技术的概念 红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。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。吸收端将吸收到的光脉转换成电
信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。 简而言之，红外通信的本质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以方便用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。 2.红外通信技术的特点 红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。其主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终端和互联网。红外通信技术是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其特点主要有： 1.通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。 2. 主要是用来取代点对点的线缆连接。 3. 新的通信标准兼容早期的通信标准。 4.小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强。 5. 传输速率较高，4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。
【最新卓越萱理方案您可自由编辑】 （通信企业管理）红外通信收发系统的设计与实现
红外通信收发系统的设计和实现 摘要，Abstractl 壹、引言1 二、设计目的：2 三、设计任务要求2 四、系统设计思路2 五、模块电路设计2 1、语音信号的设计方案2 2、红外光发送模块的设计方案3 3、红外光接收模块的设计方案3 4、高通滤波器4 5、功率放大器4 六、数据测量和功能实现4 七、问题分析4 八、总结4 九、所用元件及测试仪表清单5 摘要： 本文阐述了红外通信的基本工作原理，完成了红外收发器具体的硬件电路设计， 且且详细说明了发射和接收的工作原理，同时指出于设计过程中应该注意的壹些问题。通过实际搭建电路，音乐芯片9300A产生的乐曲，通过调制LED后发出, 于壹定的距离范围之内，接收端能够接收到乐曲信号，利用喇叭能够将乐曲信号无失真的播放出来。从而
完成了整个红外通信系统的收发 关键词：红外通信，调制 Desig nan dlmpleme ntatio nofin fraredcom mun icatio ntran sceiversyste m Abstract: In thispaper,describedthebasicwork in gpri ncipleofi nfraredcom muni cati on, completedthedesignofinfraredtransceiver ' sidiographichardwarecircuit,a n ddetaileddescriptio no fthework in gpri ncipleoftra nsmitti ngan drecei vin g,a lsopo in tedoutthatduri ngthedesig nprocessshouldpayatte nti on tosomepro blems.Throughtheactualcircuitstructures,music9300Achipge neratedmusi c,throughmodulatedLEDa ndemittedthemusicsig nal,i nacerta in dista ncera n ge,thereceiverca nreceivemusicsig nal,a ndthemusicsig nalca nbebroadcastw ithoutdistort ion withtheuseofloudspeaker.Therebycomplet in gthetra nsmitt ingan dreceivi ngofe ntirei nfraredcom mun icatio nsystem. Keywords:i nfraredcom mun icati onm odulatio n 壹、弓I言 随着科技的进步，无线电通信技术得到了前所未有的发展，而红外无线数据通信相对于无线电数据通信具有低功耗、低价格、低电磁干扰、高保密性等优点, 目前发展迅猛，尤其于近距离无线数据通信中得到了广泛的应用?尤其是随着编码调制技术的发展，红外无线数据通信的数据速率越来越高，成为许多移动设备、室内办公设备以及手持设备无线数据通信的壹个重要途径。 二、设计目的： 1、掌握简单的红外光通信系统的组成及设计原理;
武汉大学珞珈学院本科生毕业论文（设计）开题报告 论文题目：基于单片机的红外测距系统设计 系：电子信息科学系学号： 20100802041 姓名：钱源 一、论文选题的目的和意义 红外线是不可见光，是电磁波的一种形式，可以用来进行距离的测量，其应用历史可以追溯到上世纪60年代。现代科学技术的发展进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光测距是靠激光束照射在物体上反射回来的激光束探测物体的距离。由于受恶劣的天气、污染等因素影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少一半左右，损失很大，影响探测的精确度；微波雷达测距技术为军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用组件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。另外红外测距的应用越来越普遍。在很多领域都可以用到红外测距仪。红外测距一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 红外测距的研究就非常有意义了。红外线测距仪指的就是激光红外线测距仪,红外测距仪----用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。在100米以内则超声波测距更有优势,但是超声波测距的距离一般无法测量1米以内,而红外测距则可以这一段距离的不足,而且有着不错的精度,在本课题中研究的就是这一类情况的红外线测距。 二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 （1）国内： 根据《国内近年来红外光电测距仪的发展情况》，随着国家对外开放政策的实施和测量工作的需要,近年来国内一些光学仪器厂和电子仪器厂分别从瑞典、瑞士和日本等国引进几种红外测距仪组装线,组装测距仪,我国有关工厂和院校近年来也研制出一些产品。由于微处理机在国产测距仪上的应用,大大缩小了仪器的体积,同时也减少了出故障的几率,使得国产测距仪的性能和质量都较过去有很大的提高。在国家“六·五”计划攻关中,常州第二电子仪器厂研制的DCHZ 型多功能红外测距仪就是一个很好的例证。该产品经国家测绘局测绘科学研究所光电测距仪检测巾心进行全面质量鉴定后认为:该仪器外型美观、体积小、重量
38khz红外发射与接收 38khz红外发射与接收 红外线遥控器在家用人的眼睛能看到的可见光,若按波长排列,依次(从长到短)为红,橙,黄,绿,青,蓝,紫,如图1所示. 由图可见,红光的波长范围为0.62μm～0.76μm,比红光波长还长的光叫红外线.红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的. 红外线的特点是不干扰其他电器设备工作,也不会影响周边环境. 人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分.发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线而不是可见光,如图2所示. 常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通φ5mm发光二极管相同,只是颜色不同.一般有透明,黑色和深蓝色等三种.判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法.单只红外发光二极管的发射功率约100mW.红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定,而业余条件下,只能凭经验用拉距法进行粗略判定. 接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度.红外接收二极管一般有圆形和方形两种.由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路.然而现在不论是业余制作或正式的产品,大都采用成品的一体化接收头,如图3所示.红外线一体化接收头是集红外接收,放大,滤波和比较器输出等的模块,性能稳定,可靠.所以,有了一体化接收头,人们不再制作接收放大电路,这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高. 图3是常用两种红外接收头的外形,均有三只引脚,即红外接收头的主要参数如下: 工作电压:4.8～5.3V 工作电流:1.7～2.7mA 接收频率:38kHz 峰值波长:980nm 静态输出:高电平 输出低电平:≤0.4V 输出高电平:接近工作电压 3.红外线遥控发射电路 红外线遥控发射电路框图如图4所示. 框图4是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成,其中的编码器即调制信号,按遥控器用途的编码方式可以很简单,也可以很复杂.例如用于电视机,VCD,DVD 和组合音响的遥控发射的编码器,因其控制功能多达50种以上,此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程,然而对控制功能少的红外遥控器,其编码器是简单而灵活.前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码,而后者适用于一般图4中编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制,再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收,解调输出,再作处理.
科研训练 题目：单片机的红外通信系统设计指导教师： 学生姓名： 班级学号： 评语和成绩：
摘要： 本文索要介绍的内容就是如何利用单片机，结合红外线器件设计构建出一套简易的红外通信系统，以实现在中短距离内的红外无线通信的功能。与一般红外遥控器不同的是本文通过单片机的编、解码程序来实现红外信号的发收，从而实现红外遥控通信功能。此通信系统经过一定的拓展，完全可以实现通信和各种红外遥控器的功能。 关键字：单片机；红外通信；发射；接收；遥控；接口 Abstract: This paper introduced the content of that how to use for SCM, combined with the infrared device design to construct a simple infrared communication system, in order to realize the infrared wireless communication in short distance within the function. Unlike the general infrared remote control is based on single chip encoding, decoding process to achieve the infrared signal sending and receiving, so as to realize the infrared remote control function. This communication system after a certain development, can achieve communication and various kinds of infrared remote control function. Keywords: single chip; infrared communication; emission; reception; remote control; interface
武汉大学珞珈学院毕业论文 基于单片机的红外测距系统设计
摘要 现代科学技术的发展，进入了很多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外光测距。为了实现物体近距离、高精度的无线测量而采用了红外发射接收模块作为距离传感器，单片机作为处理器，编写A/D转换和显示程序，完成了一套便推式的红外距离测量系统，系统可以高精度的实时显示所测的距离，本系统结构简单可靠、体积小、测量精度高、方便使用。 红外测距的探测距离较短，一般在几十厘米之内，本文介绍的一种基于AT89C52单片机设计的红外测距仪，可以测量距离。 首先，在绪论中，介绍了红外线及红外传感器的分类和应用、AT89C52单片机的应用与说明以及MCP3001芯片的简介。其次，阐述了与红外测距的工作原理基本结构，对红外测距传感器也做了详细说明。再次，介绍了红外测距的硬件设计和软件设计。 在硬件设计中，介绍了红外测距实现的构想，给出红外测距硬件电路原理图，并说明了红外测距传感器、键盘、A/D转换电路、LCD显示电路工作原理及AT89C52单片机的管脚分配。在软件设计中，说明了整个程序流程及各程序设计的函数。最后，是对整个设计的结论，说明了红外测距实现的可行性。 关键词：红外测距 A/D转换实时显示红外线单片机
目录 第1章绪论 (1) 1.1 课题研究的背景和意义 (1) 1.2 本课题研究的热点及发展现状 (2) 1.3 本课题研究的目的 (2) 1.4 本课题研究的内容 (3) 第2章红外测距的工作原理与基本结构 (4) 2.1.方案及设计思想： (4) 2.2 红外测距系统的基本结构 (5) 第3章红外测距的硬件设计 (6) 3.1红外收发模块 (6) 3.2 A/D转换模块 (7) 3.3 LCD显示模块 (10) 3.4 AT89C52单片机概述 (11) 3.5整个红外测距系统显示 (13) 第4章红外测距的软件设计 (15) 4.1 程序流程图 (15) 第5章系统软硬件调试 (17) 5.1 硬件调试 (17) 5.2 软件调试 (17) 5.3测试结果绘图 (17) 5.4 调试中遇到的问题 (19) 结论 (20) 参考文献 (21) 附录 (1) 后记 (29)
红外遥控发射和接收系统设计 摘要 本设计是以红外技术为基础,可以实现无线遥控,摆脱了信息传递需要导线的限制,而且红外实现方式灵活,得到了广泛的应用。特别是随着芯片技术的发展,红外集成芯片价格的降低,更加扩展了红外的应用范围。现在在我们的日常生活中都能感受到红外的应用，以及它给我们带来的便利。本设计充分利用能够很容易买到的普通电视机遥控器，通过编码发射红外线，然后由通用红外接收芯片sw0038实现对红外的接收，但是因为考虑到题目的要求仅仅是实现对一个开关的简单开管控制，所以舍弃了依靠单片机来对遥控器发出的红外进行解码实现多种控制的方案。本方案简洁可行，充分利用现有的资源进行开发，取得比较好的效果，并且具有良好的移植性，可以通过简单的修改就应用到其他领域。 关键字：红外遥控红外解码双稳态 Abstract This design is take the infrared technology as a foundation, realizing the wireless remote control, getting rid of the the limit of wire information transmission. Beacause infrared technology is easy to be realized,it is widely used in many fields. Specially ,with the chip technology development, infrared integrated chip price reducing, even more expanded the infrared application scope . Now in our daily life ,we can feel the application of the infrared, and the convenience it has brought us.In this design,I take ordinary television remote control device to realize coding and Infrared Emission,then it is received by the general infrared receive chip sw0038 .what the topic requests is merely the realization of a simple switch control,so I give up the program on the MCU. The program is simple and feasible, making full use of the existing resources for development, and achieve fairly good results.It has a good portability,so only after a little change,it can be transplanted to other fields. Key word: infrared remote control infrared decode bistability
学校统一编号 学院名称： 队长姓名： 队员姓名： 指导教师姓名： 红外光通信装置(F题) 摘要 由于红外载波的无线通信技术成本比较低，所以越来越多的应用于生活中，例如常用的电视机遥控器等，但由于红外光的特殊性，使它的传输距离有限，而且传输时需要将发射端与接收端对齐。本文设计了一个利用红外光作为传输方式的通信装置。首先将声音信号收集到，将其放大之后转换为数字信号，然后通过红外光进行传输，利用另一端的红外光接收装置将发射端发射的光信号接收到，经过解调转换成声音信号，然后输出。在传输的过程中同时传输由发射端热敏电阻采集到的温度信息，并在接收端通过液晶显示屏显示出来。在发射端和接收端使用STC12C5616AD单片机进行控制。 关键字：单片机红外光智能控制发射极接收极 目录 一、题目分析.............................. 错误!未指定书签。 1.1计划任务 ...............................................错误!未指定书签。 二、系统设计............................. 错误!未指定书签。 2.1方案比较 ...............................................错误!未指定书签。 2.1.1方案一....................... 错误!未指定书签。 2.1.2方案二....................... 错误!未指定书签。
2.2方案论证 ...............................................错误!未指定书签。 2.2.1方案的优点................... 错误!未指定书签。 2.2.2方案的缺点................... 错误!未指定书签。 三、单元模块的设计与分析................. 错误!未指定书签。 3.1各个单元模块的分析......................................错误!未指定书签。 音频接收模块...................... 错误!未指定书签。 红外发射模块...................... 错误!未指定书签。 3.1.3 通信通道.................... 错误!未指定书签。 3.1.4 红外接收装置................ 错误!未指定书签。 3.2特殊元器件的介绍 .......................................错误!未指定书签。 四、方案设计............................. 错误!未指定书签。 4.1电路仿真 ...............................................错误!未指定书签。 4.2流程图 .................................................错误!未指定书签。 五、系统测试............................. 错误!未指定书签。 5.1系统功能 ...............................................错误!未指定书签。 5.1.1实现功能..................... 错误!未指定书签。 5.1.2与设计要求的比较............. 错误!未指定书签。 5.2指标参数 ...............................................错误!未指定书签。 六、设计总结............................. 错误!未指定书签。 七、参考文献............................. 错误!未指定书签。 八、附录................................. 错误!未指定书签。 附录1：元器件列表 .........................................错误!未指定书签。 附录2：仪器设备 ...........................................错误!未指定书签。 附录3：系统原理图 .........................................错误!未指定书签。 一、题目分析 1.1计划任务 设计并制作一个红外光通信装置，利用红外发光二极管和红外接收模块作
光电检测技术与应用 论文 题目：红外测距传感器的工作原理及使用 院系：机电工程学院 班级：测控xxxx 完成日期：2017/5/6 小组：第x组 小组成员：xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要： 利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 关键字：光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。
二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件：红外测距传感器 原理：其输出为电压数值，通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。
红外发射与接收电路实验 报告 （应电0612 学号01） 一、实验目的 制作一个简易红外发射与接收电路。要求自行装配、接线调试，并能检查和发现问题（使用万用板布线），掌握其基本原理与工作情况，并根据原理、现象和测量数据进行分析问题所在，加以解决。 二、实训材料清单及工具仪器： 万用表、示波器、电铬铁、镊子、拔线钳、螺丝刀等常用工具。 元件名称元件标号封装号 1N4001 D7 D3 1N4001 D9 D3 1N4001 D8 D3 1N4007 D3 D3 1N4007 D4 D3 1N4007 D2 D3 1N4007 D1 D3 2K R1 AXIAL-0.3 4.7K R8 AXIAL-0.3 5.1v D6 D3 10K R2 AXIAL-0.3 10K R11 AXIAL-0.3 10K R9 W3296 10uF/25V C2 EC1.5 20K R3 AXIAL-0.3 20K R5 AXIAL-0.3 27K R4 AXIAL-0.3 104 C6 CM150 104 C4 CM150 104 C3 CM150 510 R6 AXIAL-0.3 510 R10 AXIAL-0.3 510R R7 AXIAL-0.3 561 C5 CM150 4700uF/25V C1 EC4-6 9013 Q3 90XX 9013 Q2 90XX 9013 Q1 90XX
LED D5 LED NE555 IC2 DIP-8 NE555 IC1 DIP-8 RED LED LED RELAY3 ZJCA SRD 三、实验要求 使用万用板布线，红外发射的频率为38KHz，载波为250Hz。接收管经过射极放后驱动继电器。要求通电后继电器吸合，阻断红外发射信号继电器断开，信号通后继电器又吸合。通过继电器实现红外信号控制其他器件。 四、实验原理图 红外发射电路 红外接收电路 五、电路PCB板
电子电路综合设计实验报告 设计实验选题七（接收部分） ---基于单片机的红外遥控收发系统的设计实现 姓名：周迪 学号：2010042105 2013年4月17日~~2013年4月24日
摘要 红外线是现代社会中已经极为常见，在遥测、遥控等领域中，往往使用微机与单片机组成多机通信系统来完成测控任务。其中，常用的方法是使用微机的RS-232C串行接口进行串行数据通信。由于受环境的影响以及RS-232C串行接口电气性能的限制，加上连接线长、接线麻烦等缺点，其通信的空间范围总是受到限制，并使人们感到不便。因此，人们想到了无线传输。常用的无线传输方式有无线短波传输和红外线传输，但这两种方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界电磁场的干扰，线外线传输方式不能隔墙传输等等，本文将介绍采用最新的无线长波收发模块638以及三态编解码芯片MC145026/ MC145027来设计无线数据通信装置的方法。该装置具有抗干扰性能好、穿透性强、传输距离远等特点。由于串行接口传输速度慢，信号处理电路复杂，外接模块困难。因此，本装置选用并行接口通信，从而使得电路简单易做、可靠性高。 本设计是以STC89C51单片机为控制核心，本装置主要由数据编解码和发射接收两大模块组成，设计系统组成图如下： 发射部分电路模块：STC889C51单片机作为主控核心，采用三态编解码芯片MC145026作为编码芯片，CD4011逻辑器件作为反相用途，采用单段的数码管显示发射的数字，采用八位按键输入，采用MAX232作为电平转换电路作为单片机与PC机之间的程序下载用途。 接收部分电路模块：STC889C51单片机作为主控核心，与MC145026配对使用的三态编解码芯片MC145027作为解码芯片。74LS02逻辑器件作为反相用途，采用单段的数码管显示发射的数字，八位的发光二极管显示顺序，638作为红外的接收头，采用MAX232作为电平转换电路作为单片机与PC机之间的程序下载用途。 实现方法：本实验采用单片机控制，发射部分的数据经过调制编码后送入电光变换电路经过红外发射管转换为红外光脉冲发射出去，为了增加抗干扰能力将编码的信号调制在较高的频率载波上发射。在接受部分接收头将接收到的光信号装换为电信号，经过解调将发射数据解调出来，输入单片机进行控制。 实现功能:无线数据的发射与接收 特点及水平:实现无线数据传输，在三米近距离的范围内可以收到发射数据 关键词：单片机;可靠性;MC145026;MC145027；无线数据传输。