2013电子设计大赛F题-红外通信

电子设计大赛F题红外通信公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信装置（F题）2013年9月7日摘要设计红外通信收发系统，该系统由信号产生模块、红外光发送模块和红外光接收模块三部分构成，实现对信号的产生、发送、接收以及实现对信号的功率放大。

掌握系统的原理，用 Altium designer软件绘制原理图并生成PCB 板，然后实际操作搭建电路板。

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构成，由音乐芯片构成的信号产生电路发出电信号，通过发送系统转化为光信号发送，通过接收系统接受光信号并将其转化为电信号，再通过喇叭将其重新转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。

首先主要用LM386芯片构成音乐产生电路，发出电信号，由于发出的信号比较微弱，所以需要再经过一个分压式共射电路适当放大信号，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，驱动喇叭发出音乐芯片的音乐。

利用放大器LM386、AD623、AD8608可以得到200的增益，驱动喇叭得到所需功率。

AbstractDesign of infrared communication transceiver system, the system module, the infrared light generated by the signal of sending module and infrared receiving module, realize the signal producing, sending, receiving, and realize the signal of power amplifier. The principle of control system, with Altium designer software map principle and generate the PCB, and then practical building circuit boards. System is mainly composed of signal generation circuit, infrared launch system, the infrared receiving system three modules, which composed the music chip issue electrical signal circuit, by sending system is converted into optical signals to send, receive light signals by receiving system and convert it into electrical signals, thenconvert it to speech signal over the loudspeaker, realize the whole process of infrared communication. First mainly with LM386 circuit chip music, send electrical signals, because the signals are faint, so need to pass a partial pressure type radio appropriate amplified signals, and through the LED infrared transmitting tube into thelight signal transmission. Signal after receiving tube, high output power is obtained by op-amp circuit, drive the horn music chip music. Using amplifier LM386, AD623, AD8608 can get the gain of 200, and drive the horn to get the required power.目录1系统方案.................................................................. . (4)发射管的论证与选择.............................................................. .. (4)输入端运放的论证与选择.................................................................. . (4)信号传输的论证与选择.................................................................. .. (4)功率放大器的论证与选择 (6)温度信号的获取与传输 (6)显示模块 (6)2系统理论分析与计算 (6)语音信号的放大与接受 (6)温度信号的接受 (6)传输距离的测试 (6)3电路与程序设计 (6)电路的设计 (6)发射电路设计 (6)接受电路设计 (7)小灯指示电路设计 (7)喇叭驱动电路设计 (8)中继节点电路设计 (8)稳压电源电路设计 (8)程序的设计 (9)程序功能描述与设计思路 (9)程序流程图 (9)程序代码 (10)4测试方案与测试结果 (10)测试方案 (10)测试条件与仪器 (10)测试结果及分析 (10)5总结 (11)附录1：电路原理图 (12)附录2：源程序 (13)红外光通信装置（F题）1、系统方案论证：总体系统由信号产生电路、红外光发射系统、红外光接收系统三个模块构成，由音乐芯片构成的信号产生电路发出电信号，通过发送系统转化为光信号发送，通过接收系统接收光信号并将其转化为电信号，再通过喇叭将其重新转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。

附件：大连交通大学2013年校级以上大学生科技创新竞赛获奖情况汇总表竞赛成绩指导教师参赛学生作品名称第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖陈少华、曾洁沈巍、张武警、唐琳、乔梅昌商用厨房油烟净化与余热利用系统第十一届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖陈少华、曾洁沈巍、张武警、唐琳、乔梅昌商用厨房油烟净化与余热利用系统一等奖吕斌、费继友于建方、杨龙飞、项阳、赵荣彪、皮姣姣、倪成业、栾诗宇、曲晓伟矿井轨道定点阻拦器一等奖葛宰林赵俊奇、庞德辰、李昱思、马开浪、谢嘉茹、李思达、武琦、张希良直线式永磁海浪发电装置二等奖葛宰林、李永华文怀宇、刘启超、王瑞东、张海、潘野、徐庆昊、何强、李基鹏分级冷却抑制轴承高温锻件网状碳化物生成工艺设备二等奖吕斌、刘晓雪李冰、樊晓伟、夏常玖、贾长风、王灵荷、何倩茜、林帅新型钢丝绳弯曲疲劳试验机二等奖陈少华、曾洁高星宇、查格其、吴运幸、侯一鸣、付安磷酸铁锂电池检测与管理系统二等奖吕斌、雷蕾姜新禹、张震宇、钟宏远、孙崇文、关杰元、姜彤、王子安、国雷基于NRF无线通信的云端智能节电系统设计二等奖司伟王迪、窦志刚、马祖国、李珊、朱建辉、齐昌鑫废弃玻璃粉低温烧结制备玻璃陶瓷二等奖张锐、王武生刘子麟、杨鹏飞、尹建、王梦莹、周乐安大连地铁特殊部位防水做法及技术研究二等奖陈少华、曾洁吕锦、张琪、汪康康、陈硕面向老年人的新型智能控制药箱二等奖吕斌、张迎辉杨帆、柳松杨、姜彦辰、王腾、陈宁小型饮用水软化水处理装备三等奖吕斌、张生芳冯波、侯志如、张新朋、杨毅、张平、杨文娇、季蒙模块化教学机器人三等奖左忠义汪磊、孙键、孙海燕、邰淳亮、傅军豪公交车辆行程时间预测方法与应用研究三等奖李永华王瀚、王显亮、王洋、郑重、陈石杰、周庆、周成旭、王志强“小菜一碟”全自动智能烹饪机三等奖陈少华、曾洁徐克、齐迪、尹琨、张扬、李哲、伍国凌基于基站无线中继模式的区域专网车辆追踪监控系统三等奖陈少华、曾洁韩敬康、李岳枫、杜恒良、康君妍宿舍火灾监视与疏散一体化消防系统第九届全国周培源大学生力学竞赛（辽宁赛区）二等奖张雪珊王卿三等奖张雪珊王录录第五届全国大学生数学竞赛预赛（辽宁赛区）一等奖戴晓鸣、王丽媛何克胜、庞艳涛二等奖皇甫明、李宁、林美艳、孙日明、张玉丽、顾颖、梁波朱治文、刘江伟、贺彬、王豪豪、党海舟、张健、梁腾飞三等奖徐志敏、孙晓英、李秀梅、王丽敏、张月、王岩、徐天博、汪颖、汪军、高静华、张书莲刁锋、姚丹阳、刘丰、周益、潘梦然、汪财雄、陈桐、孟飞、胡江祺、梁赛、金仕亚第五届辽宁省大学生数学竞赛一等奖戴晓鸣、王丽媛、皇甫明、李宁、林美艳、孙日明、张玉丽、顾颖、梁波、徐志敏、孙晓英、李秀梅、王丽敏、张月、王岩、徐天博、汪颖、汪军、高静华、张书莲何克胜、庞艳涛、朱治文、刘江伟、贺彬、王豪豪、党海舟、张健、梁腾飞、刁锋、姚丹阳、刘丰、周益、潘梦然、汪财雄、陈桐、孟飞、胡江祺、梁赛、金仕亚二等奖于慧徐峰三等奖王海燕、李佳宁、张振宇臧振君、马杰、夏飞大连市第二十二届大学生数学竞赛一等奖戴晓鸣、高静华、顾颖、皇甫明、金丽、李佳宁、李宁、李秀梅、梁波、林美艳、刘勇、孙日明、孙晓英、汪军、汪颖、王海燕、王丽敏、王丽媛、王岩、徐天博、徐志敏、于慧、张书莲、张玉丽、张月、张振宇、周大勇庞艳涛、姚丹阳、梁腾飞、董杰、朱治文、金仕亚、刘丰、胡江祺、汪财雄、王坚、贺彬、繤丹东、张向东、马杰、徐峰、将万博、靳叔凯、梁赛、张健、刁锋、管振强、孟飞、党海舟、周益、王树春、杨燚、孟迪二等奖白凤兰、毕卫星、蔡敏、戴晓鸣、丁立佳、高静华、顾颖、郭大为、皇甫明、金丽、李佳宁李宁、李秀梅、李焱淼、李雁南、梁波、林美艳、刘勇、宋爱民、孙日明、孙晓英、万维明、汪军、汪颖、王国灿、王海燕、王丽敏、王丽媛、王晓元、王岩、徐天博、徐志敏、于慧、张继红、张书莲、张玉丽、张月、张振宇司安然、田成志、李文海、李朋、王德名、李强、孙伟莎、马睿泽、卢军、李修雷、兰锋、邓义仁、隆宏斌、李亮、王鑫、张如一、王佳辉、胡珂、陈桐、孙江南、周威、殷佳鹏、尹太国、毛竞争、王玉龙、李芝华、李文浩、吴启龙、胡浩、张翔博、陈志伟、吕小明、刘宁春、孟陈祥、叶安东、张聪、蒋凯雄、侯振兴、孙渤、胡江奎、何江涛、汤泽惠、孙学涛、顾自豪、周密、冯文敏、蒋敏、邵乾宇、张啸男、夏中羽、李嘉曦、汪朝辉、柳驰航、臧晓雅、霍梦梦、孙向阳、赵政、郝靖伟、刘雨涵、王文龙、孙艳阳、张雅霖、宁旭阳、刘晓林。

红外光通信装置(F题) 红外光通信装置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........................................................................................... (3)1.1计划任务........................................................................................... . (3)二、系统设计............................................................................................. (3)2.1方案比较........................................................................................... . (3)2.1.1方案一...........................................................................................3 2.1.2方案二 (3)2.2方案论证........................................................................................... . (4)2.2.1方案的优点 (4)2.2.2方案的缺点 (4)三、单元模块的设计与分析 (4)3.1各个单元模块的分析........................................................................................... .. (4)3.1.1.音频接收模块............................................................................... 4 3.1.2.红外发射模块............................................................................... 4 3.1.3 通信通道.. (5)3.1.4 红外接收装置 (5)3.2特殊元器件的介绍........................................................................................... (5)四、方案设计............................................................................................. (8)4.1电路仿真........................................................................................... ..................................... 8 4.2流程图........................................................................................... .. (8)五、系统测试............................................................................................. (9)5.1系统功能........................................................................................... . (9)5.1.1实现功能 (9)5.1.2与设计要求的比较 (10)5.2指标参数........................................................................................... .. (10)六、设计总结............................................................................................. ....... 10 七、参考文献............................................................................................. ....... 10 八、附录............................................................................................. (11)附录1：元器件列表........................................................................................... ...................... 11 附录2：仪器设备........................................................................................... .......................... 11 附录3：系统原理图........................................................................................... . (12)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为接收器件，红外光信道作为通信信道，来传输语音信号，并且使得传输距离达到两米。

2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信系统（F题）【本科组】2013年9月7日组员：廖伟雄张鑫淼叶志豪摘要该红外光通信系统以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，进行信息的采集和处理，利用放大电路以及内置A/D转换芯片实现语音信号的输入，经过红外编码将信号编码调制到465K红外载波上，然后经红外发射电路发射出去，在接收指令时通过红外接收管接受红外信号，经选频放大电路和滤波电路完成解调，通过解码还原数据，同时利用D/A转换和音频放大线路完成语音信号的还原，液晶显示器1602完成显示任务．本设计利用两块STC12C5A60S2单片机分别控制的红外信号的发射与接收，硬件部分包括红外发射模块与红外接收模块，其中红外发射模块主要实现的功能是语音信号输入、红外信号编码和红外发射，语音输入模块与红外发射电路组成，红外接收模块主要实现的功能是红外信号接为收、液晶显示温度，由红外接收电路、液晶显示电路和语音播报电路组成．软件部分根据硬件设计，把系统划分成发射部分与接收部分，其中发射部分主要包括语音A/D转换程序和红外发射程序，接收部分主要包括红外接收子程序、液晶显示子程序和语音D/A程序．通过控制编程与各芯片之间的协调合作，本系统基本实现了单片机红外光通信联络的功能．关键词：红外通信，调制解调，温度传感，语音传输，A/D、D/A转换ABSTRACTThe voice contact system with infrared communication as the foundation, the design with STC12C5A60S2modulator as the core to control, information collection and processing, use V oice input matrix realize instructions, through infrared coding will signal coding modulation to infrared carrier, then by infrared emission circuit launch out, receiving orders through the integration in receiving head complete demodulation, through the decoding reduction data, and to use D/A and LCD1602 type LCD display chip to complete the corresponding speech broadcast and LCD display task. This design using two pieces of STC12C5A60S2 model respectively of the single chip microcomputer control of the infrared signal the emitting and receiving, hardware including infrared emission module and infrared receiving modules, which infrared emission module mainly realizes function is the V oice input, the infrared signal encoding commands and infrared emission, the V oice input module and infrared emission of circuit, infrared receiving module mainly function of the realization of the infrared signal is received, liquid crystal display and speech broadcast, by infrared to receive.Keywords: Infrared communication, modulator and demodulator; temperature;V oice transmission; A/D; D/A目录1系统方案......................................... 错误！未定义书签。

题目名称：红外通信装置（F题）摘要：红外通信的实质就是将音频信号经音频插孔输入电路，音频信号经三极管放大后推动红外发射管，接收端经音频放大集成电路LM386放大后经C1耦合至IC进行放大，由于IC具有功率放大能力，可供耳机收听。

红外通信装置利用红外发光管和红外接收管作为收发装置，达到语音的输入、传输及接收，我们以MP3为信号源，利用红外发射管、红外传输、红外接收管及以LM386为核心的音频放大电路来实现目标。

本系统是基于红外光通信原理，代替传统的电流·电压的传输，实现了基于红外光对语音的传输及放大功能，LM386的使用减小了系统的失真度结果显示，我们确实实现了语音信号的发射、传输、接收，但是输出信号出现了一定程度的失真，噪音，通过对电阻的调试、修改，使放大增益达到合适范围，最终以较理想的输出信号达到了设计要求。

关键字：红外通信；语音；放大目录一、方案的选择与论证 (3)1.整体方案选择 (3)2.信号的采集 (3)3.音频放大芯片的选择 (3)4.总方案确定 (4)二、理论分析与计算 (4)1.通信原理分析 (4)2.转发器效率提高的方法 (5)三、电路设计 (6)1.发射端单元设计 (7)2.接收端单元设计 (8)3.总设计图 (8)四．测试方案与测试结果 (9)1.测试方案 (9)2.测试数据 (9)3.测试结果分析 (9)五．结论 (9)参考文献 (10)附录 (10)附1：器件清单及详细参数 (10)附2：仪器设备清单 (11)附3：电源电路 (11)附4:LM386引脚图及相关说明 (13)一．方案的选择与论证1.整体方案选择方案一：语音作为模拟信号，以At89c52单片机为核心基础的数字转化语音处理，传递，因受到语音识别时间长，失真度大，此种方法对我们来说实现起来比较困难。

方案二:以所学模电与数电知识为基础，实现起来比较容易，连接线路方便简洁，使电路简单明了，而且处理以语音输入的信号比较方便，失真度比较小。

附录1
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区国家奖获奖名单
本届大赛题目：
A题：单相AC-DC变换电路（本科组）
B题：四旋翼自主飞行器（本科组）
C题：简易旋转倒立摆及控制装置（本科组）
D题：射频宽带放大器（本科组）
E题：简易频率特性测试仪（本科组）
F题：红外光通信装置（本科组）
G题：手写绘图板（本科组）
J题：电磁控制运动装置（专科组）
K题：简易照明线路探测仪（专科组）
L题：直流稳压电源及漏电保护装置（专科组）
附录2
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区参赛队获奖情况
（本科组）
附录3
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区参赛队获奖情况
（高职高专组）。

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 (3)1.1计划任务 (3)二、系统设计 (3)2.1方案比较 (3)2.1.1方案一 (3)2.1.2方案二 (3)2.2方案论证 (4)2.2.1方案的优点 (4)2.2.2方案的缺点 (4)三、单元模块的设计与分析 (4)3.1各个单元模块的分析 (4)3.1.1.音频接收模块 (4)3.1.2.红外发射模块 (4)3.1.3 通信通道 (5)3.1.4 红外接收装置 (5)3.2特殊元器件的介绍 (5)四、方案设计 (8)4.1电路仿真 (8)4.2流程图 (8)五、系统测试 (9)5.1系统功能 (9)5.1.1实现功能 (9)5.1.2与设计要求的比较 (10)5.2指标参数 (10)六、设计总结 (10)七、参考文献 (10)八、附录 (11)附录1：元器件列表 (11)附录2：仪器设备 (11)附录3：系统原理图 (12)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为接收器件，红外光信道作为通信信道，来传输语音信号，并且使得传输距离达到两米。

接收的声音应无明显的失真。

如图1。

图1 红外光通信装置方框图当发射端输入语音信号改为800Hz单音信号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V，采用低频毫伏表(低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V。

2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信装置(F题)【本科组】时间：2013年9月7日摘要：为了满足红外光通信装置的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定。

设计以瑞莎R5F100LEA和AT89S52作为控制核心，并采用红外光信道，利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，以高速AD/DA作为系统的采集、还原信号的装置，以18B20温度传感器作为温度感应模块，加以外围电路组成的红外光通信在特定的程序下实现语音传递的功能。

基于瑞莎R5F100LEA、18B20、红外发送头、红外接收头、高速ADDA等的控制电路能够实现对红外光通信装置的整体控制；电路部分与机械部分的有机结合在特定程序下经过多次的调试便能实现红外光通信的功能。

本设计具有系统体积小、稳定度好、精度高、线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

关键字：红外光通信装置；瑞莎R5F100LEA；AT89S52；高速AD/DA；18B20目录1 设计要求 (3)1.1 任务 (3)1.2 要求 (3)1.2.1 基本要求 (3)1.2.2 发挥部分 (3)2 系统方案设计与论证 (4)2.1控制器的选择 (4)2.2通信模式选择 (5)2.3 红外收发器的选择 (5)2.4 数模转换器的选择 (6)2.5 电源模块 (6)2.6 最终方案 (6)3 系统理论分析与计算 (6)4 系统硬件设计 (6)3.1 总体设计 (7)3.2 电机驱动电路的设计 (7)3.3 电源模块电路的设计 (7)3.4 控制电路 (7)3.5 光电传感器电路 (7)5 软件程序的设计 (7)4.1 总体流程图 (7)6 系统调试 (7)5.1 测试数据 (7)5.2 测试结果分析 (7)7 结论 (7)8 参考文献 (7)附件一 (7)附件二 (7)1 设计要求1.1 任务设计并制作一个红外光通信装置。

1.2 要求1.2.1 基本要求(1)红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，如图1所示。