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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。
红外吸收光谱法(总共193题)一、选择题( 共61题)1. 2 分(1009)在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为：( )(1) KBr 晶体在4000～400cm-1围不会散射红外光(2) KBr 在4000～400 cm-1围有良好的红外光吸收特性(3) KBr 在4000～400 cm-1围无红外光吸收(4) 在4000～400 cm-1围，KBr 对红外无反射2. 2 分(1022)下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构与光谱是一致的？为什么？( )3. 2 分(1023)下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构与光谱是一致的，为什么？4. 2 分(1068)一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与光谱最近于一致？5. 2 分(1072)1072羰基化合物R C O O R ( I ) ,R COR Ç ( ¢ò) ,RC O N HR ( I I I ) , A rS C OS R ( I V )中，C = O 伸缩振动频率出现最低者为 ( )(1) I (2) II (3) III (4) IV 6. 2 分 (1075)一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) (1) 玻璃 (2) 石英 (3) 卤化物晶体 (4) 有机玻璃 7. 2 分 (1088)并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( ) (1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 (2) 分子中有些振动能量是简并的(3) 因为分子中有 C 、H 、O 以外的原子存在 (4) 分子某些振动能量相互抵消了 8. 2 分 (1097)下列四组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括 CH 3- CH 2-CH = O 的吸收带 ( )9. 2 分 (1104)请回答下列化合物中哪个吸收峰的频率最高？ ( )(1) R C O R (2)C OR(3)C O(4) F COR10. 2 分 (1114)在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C ＝O 伸缩振动频率出现最高者为( ) (1) 气体 (2) 正构烷烃 (3) 乙醚 (4) 乙醇 11. 2 分 (1179)水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ? ( ) (1) 2 个，不对称伸缩 (2) 4 个，弯曲 (3) 3 个，不对称伸缩 (4) 2 个，对称伸缩 12. 2 分 (1180)CO 2的如下振动中，何种属于非红外活性振动 ? ( ) (1) ← → (2) →← → (3)↑ ↑ (4 ) O ＝C ＝O O ＝ C ＝O O ＝ C ＝O O ＝ C ＝ O ↓ 13. 2 分 (1181)苯分子的振动自由度为 ( ) (1) 18 (2) 12 (3) 30 (4) 31 14. 2 分 (1182)双原子分子在如下转动情况下(如图)，转动不形成转动自由度的是( )15. 2 分(1183)任何两个振动能级间的能量差为( )(1) 1/2 hν(2) 3/2 hν(3) hν(4) 2/3 hν16. 2 分(1184)在以下三种分子式中C＝C 双键的红外吸收哪一种最强? ( )(a) CH3- CH = CH2(b) CH3- CH = CH - CH3（顺式）(c) CH3- CH = CH - CH3（反式）(1) a 最强(2) b 最强(3) c 最强(4) 强度相同17. 2 分(1206)在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( )(1) 向高波数方向移动(2) 向低波数方向移动(3) 不移动(4) 稍有振动18. 2 分(1234)以下四种气体不吸收红外光的是( )(1)H2O (2)CO2(3)HCl (4)N219. 2 分(1678)某化合物的相对分子质量M r=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( )(1) C4H8O (2) C3H4O2(3) C3H6NO (4) (1)或(2)20. 2 分(1679)红外吸收光谱的产生是由于( )(1) 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁(2) 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁(3) 分子振动-转动能级的跃迁(4) 分子外层电子的能级跃迁21. 1 分(1680)乙炔分子振动自由度是( )(1) 5 (2) 6 (3) 7 (4) 822. 1 分(1681)甲烷分子振动自由度是( )(1) 5 (2) 6 (3) 9 (4) 1023. 1 分(1682)Cl2分子基本振动数目为( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 324. 2 分(1683)Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 325. 2 分(1684)红外光谱法试样可以是( )(1) 水溶液(2) 含游离水(3) 含结晶水(4) 不含水能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( ) (1) 色散型红外分光光度计 (2) 双光束红外分光光度计 (3) 傅里叶变换红外分光光度计 (4) 快扫描红外分光光度计 27. 2 分 (1686)下列化合物在红外光谱图上1675～1500cm -1处有吸收峰的是 ( )(1)HOCH 3(2)CH 3CH 2CN (3) CH 3COOCCCH 3(4)OH28. 2 分 (1687)某化合物的红外光谱在3500～3100cm -1处有吸收谱带, 该化合物可能是 ( ) (1) CH 3CH 2CN(4) CH 3CO-N(CH 3)2 29. 2 分 (1688)试比较同一周期下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红 外吸收峰, 频率最小的是 ( ) (1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H 30. 2 分 (1689)已知下列单键伸缩振动中C-C C-N C-O 键力常数k /(N·cm -1) 4.5 5.8 5.0 吸收峰波长λ/μm 6 6.46 6.85问C-C, C-N, C-O 键振动能级之差⊿E 顺序为 ( ) (1) C-C > C-N > C-O (2) C-N > C-O > C-C (3) C-C > C-O > C-N (4) C-O > C-N > C-C31. 2 分 (1690)下列化合物中, C=O 伸缩振动频率最高者为 ( )COCH 3(1)(2)COCH 3CH 3CH 3CH 3(3)COCH 3CH 3(4)COCH 3CH 3下列化合物中, 在稀溶液里, C=O 伸缩振动频率最低者为 ( )(1)OOH(2)OOHOHOOH(3)OHOHOOH (4)33. 2 分 (1692)羰基化合物中, C=O 伸缩振动频率最高者为 ( )(1) RORC O(2) R FC O(3) R C lO (4) R B r34. 2 分 (1693)1693下列的几种醛中, C=O 伸缩振动频率哪一个最低? ( ) (1) RCHO(2) R-CH=CH-CHO(3) R-CH=CH-CH=CH-CHO35. 2 分 (1694)丁二烯分子中C=C 键伸缩振动如下: A. ← → ← → CH 2=CH-CH=CH 2 B. ← → → ← CH 2=CH-CH=CH 2有红外活性的振动为 ( ) (1) A (2) B (3) A, B 都有 (4) A, B 都没有 36. 2 分 (1695)下列有环外双键的烯烃中, C=C 伸缩振动频率最高的是哪个? ( )(1)(3)(2)(4)CH 2CH 2CH 2CH 237. 2 分 (1696)一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰, 下列化合物最可能 的是 ( ) (1) CH 3－CHO (2) CH 3－CO-CH 3 (3) CH 3－CHOH-CH 3 (4) CH 3－O-CH 2-CH 3 38. 2 分 (1697)某化合物的红外光谱在3040－3010cm -1和1670－1620cm -1处有吸收带, 该化合物 可能是 ( )(1)(2)(3)(4)CH 3CH 2OOH39. 2 分 (1698)红外光谱法, 试样状态可以是 ( ) (1) 气体状态 (2) 固体状态(3) 固体, 液体状态 (4) 气体, 液体, 固体状态都可以 40. 2 分 (1699)用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是 ( ) (1) 单质 (2) 纯物质 (3) 混合物 (4) 任何试样 41. 2 分 (1700)试比较同一周期下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收 峰强度最大的是 ( ) (1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H 42. 2 分 (1701)一个有机化合物的红外光谱图上在3000cm -1附近只有2930cm -1和2702cm -1处 各有一个吸收峰, 可能的有机化合物是 ( )(2) CH 3─CHO(4) CH 2= CH-CHO 43. 2 分 (1702)羰基化合物中, C=O 伸缩振动频率最低者是 ( ) (1) CH 3COCH 3COCH 3COCO (2)CH CHR(3)(4)44. 2 分 (1703)色散型红外分光光度计检测器多用 ( ) (1) 电子倍增器 (2) 光电倍增管 (3) 高真空热电偶 (4) 无线电线圈 45. 2 分 (1704)红外光谱仪光源使用 ( ) (1) 空心阴级灯 (2) 能斯特灯 (3) 氘灯 (4) 碘钨灯 46. 2 分 (1705)某物质能吸收红外光波, 产生红外吸收谱图, 其分子结构必然是 ( ) (1) 具有不饱和键 (2) 具有共轭体系 (3) 发生偶极矩的净变化 (4) 具有对称性 47. 3 分 (1714)下列化合物的红外谱中σ(C=O)从低波数到高波数的顺序应为 ( )C H 3 C H C H 3 C C l C H 2 C l C C l C H 3 CN H 2 (a ) (b) (c ) (d) O OOO(1) a b c d (2) d a b c (3) a d b c (4) c b a d48. 1 分 (1715)对于含n 个原子的非线性分子, 其红外谱 ( ) (1) 有3n -6个基频峰 (2) 有3n -6个吸收峰(3) 有少于或等于3n -6个基频峰 (4) 有少于或等于3n -6个吸收峰 49. 2 分 (1725)下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( )(1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的 (2) 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的(3) 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动(4) 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之则不是 50. 2 分 (1790)某一化合物以水或乙醇作溶剂, 在UV 光区204nm 处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能 团区有如下吸收峰: 3300~2500cm -1(宽而强); 1710cm -1, 则该化合物可能是 ( ) (1) 醛 (2) 酮 (3) 羧酸 (4) 酯 51. 3 分 (1791)某一化合物以水作溶剂, 在UV 光区214nm 处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能团区有如下 吸收峰:3540~3480cm -1和3420~3380cm -1双峰;1690cm -1强吸收。
图1红外光通信装置方框图语音信号红外光通信装置 (F 题)【本科组】一、任务设计并制作一个红外光通信装置、要求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。
(2) 传输的语音信号可采用话筒或 C 3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 300~3400Hz 。
(3)接收的声音应无明显失真。
当发射端输入语音信号改为800Hz 单音信号时，在8 0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 。
如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。
(4)当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。
F -1 / 3红外光中继转发节2m耳机2•发挥部分 (1)增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。
数字信号传输时延不超过 10s 。
温度测量误差不超过 2C 。
语音信号和 数字信号能同时传输。
(2)设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90。
，延 长通信距离2 m ,如图2所示。
语音通信质量要求同基本要求(3)。
图2 红外光通信中继转发装置方框图中继转发节点采用 5V 直流单电源供电，电路见图 3。
串接的毫安表用来测量其供电直流电流。
(3) 在满足发挥部分(2)要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。
(4) 其他。
三、说明1 •本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。
发射端 及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。
不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片 或模块。
语音信号温度显示红外接收装置 —图3中继转发节点供电电路2•中继转发节点除外接的单5V供电电源外，不得使用其他供电装置(如电池、超级电容等）。
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。
第11章红外传感器一、单项选择题1、下列对红外传感器的描述错误的是（）。
A. 红外辐射是一种人眼不可见的光线B. 红外线的波长范围大致在0.76~1000μm之间C. 红外线是电磁波的一种形式，但不具备反射、折射特性D. 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。
2、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中正确的是（）A．参比气室内装被分析气体 B.参比气室中的气体不吸收红外线C．测量气室内装N2 D. 红外探测器工作在“大气窗口”之外3、红外辐射的物理本质是（）A．核辐射 B．微波辐射 C．热辐射 D．无线电波4、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是（）A．参比气室内可装N2 B.红外探测器工作在“大气窗口”之内C．测量气室内装被分析气体 D.参比气室中的气体要吸收红外线5、红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。
它的波长范围大致在 ( )到1000μｍ的频谱范围之内。
A.0.76nmB.1.76nmC.0.76μｍD.1.76μｍ6、在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。
这里所说的“远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。
A.微波区B.微红外区C.X射线区D.极远红外区7、红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是0.2～2.6μｍ、3～5μm和（）,统称它们为“大气窗口”。
A.8～14μｍB.7～15μｍC.8～18μｍD.7～14.5μｍ8、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。
其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A.电流B.电压C.功率D.电阻9、光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。
使材料的电学性质发生变化。
通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
光子效应所制成的红外探测器。
A.光子效应B.霍尔效应C.热电效应D.压电效应10、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。
2011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6日目录红外光通信装置（F题） (1)一、概要 (4)二、基本原理 (6)1、通信系统的组成 (6)2、通信系统的分类 (6)3、红外通信的基本原理 (7)4、红外通信的特点 (8)三、元件选择 (8)1、红外发光二极管 (8)2、红外接收管 (9)3、LM386 (10)4、DS18B20 (12)四、总体电路设计 (13)五、整体调试 (14)一、概要近几年，随着智能化设备原来越普及，红外通信技术因其抗干扰性能突出，从而被广泛的应用到针对智能机器人，智能电器，智能家居的设计方案中，成为目前广泛使用的一种通信方式。
此外，在有高压、辐射、有毒气体和粉尘等环境下的工业设备中，红外通信系统也以其可靠和隔离电气干扰等特性而深受设计者的喜爱。
在基于单片机的智能家居设计中，红外通信作为单片机之间的通信手段与电信市话通信手段结合，实现了对家居异常情况(盗窃，火警，燃气泄漏，漏水等)电话远程报警、远程遥控功能。
目前国内外的车队指挥联络网络主要是基于GPS与互联网，但是费用高并且通信情况受制于通信网络。
利用红外线传输信息的方式可用于近距离遥控、飞机内广播和航天飞机内宇航员间的通信等。
同时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。
红外线通信具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，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。
本设计采用红外激光为传输媒介，它具有保密性好，不受无线频率限制，尤其是在夜间无线电静默状态下不增加被发现的概率的特点。
采用红外激光接力通信作为车队之间的联络方式，可以实现部队拉动中指挥与联系的实时通信。
ABSTRACTAt present, the voice communication system is mainly through the telephone lines, bluetooth, the Internet and WIFI and GPRS, etc, but it has the high cost and the design, power consumption higher shortcomings complex. Because infrared communication good secrecy, not affected by radio frequency to use control, and in the night silent state did not increase thewireless was found probability, although infrared laser can not directly transfer speech signal, but if you use infrared coding in the form of coding modulation signal to infrared carrier, can realize the infrared voice communication, so as to realize the infrared communication transfer speech signal system design requirements.二、基本原理我们现在所说的通信是指狭义的通信，即信息的传递。
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。
二、系统设计方案比较方案一语音话筒，只需对着话筒喊话，话筒的输出信号经过运放加以放大，放大的语音信号加到调制器对语音信号进行调制，再由红外线发光二极管发射已调制的语音信号。
这里的调制器是一种脉冲振荡器，产生对称的方波信号。
当语音信号加到该振荡器的输入端时，使方波信号的占空比随语音信号线性变化，从而达到调制目的。
图1（b）是光接收的解调电路，由红外接收管接收图1（a）的红外发射光信号，该接收信号根据图1（a）发送端的红外光强弱而变化。
红外接收管的输出经两级运放放大后，加到滤波电路对调制的光信号解调，其解调信号再放大，供后级语音处理电路工作（或用耳机收听或放大后用功放放音）。
方案二通过将声音转换为电信号，经过滤波，放大，输入给单片机，如果频率大于某一值，单片机从TX输出为1，则三极管导通，红外线二极管发光，红外线接收二极管感光导通，产生电流输入给单片机，然后再转化为声音信号；若频率小于该值，单片机输出为0，三极管截止，二极管不发光，红外接收模块中感光元件不能接受光，二极管导通变亮。
方案论证方案的优点利用光传输数据，传输速率高，取代了点对点的线缆连接，保密性强，无有害辐射，抗干扰性强，系统安装简单，易于管理。
方案的缺点传输距离短，通信设备的位置固定，无法灵活的组成网络。
三、单元模块的设计与分析各个单元模块的分析红外语音通信系统采用红外光传输及无线工作机制，其组成结构主要包括以下五个模块：音频接收模块主要功能是接收将要传输的音频信号，将收集到的音频信号进行去噪处理，并且通过AC前置放大器将收集并且初步去噪的音频信号进行放大，使得音频信号的干扰减少以免在传输的过程中信号的失真。
红外发射模块通过音频收集模块收集并且初步放大处理得到的模拟信号是双极信号，因为信号还需要通过单片机，所以我们将声音信号的双极性模拟信号经过一个加法器转换为单极信号。
之后再通过AD 转换器转换为数字信号，以减少在传输过程中声音信号的失真。
红外发射器的主要功能是完成信号的转换并通过向空间发射红外脉冲将所需要传输的数据进行发射。
其关键部分是红外发光二极管和相应的驱动电路。
红外LED器件首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度，保证通信线路畅通.此外LED的发射波长应与接收器端的光电探测器(一般选用硅光二极管)的峰值响应率相匹配，最大程度地抑制背景杂散光千扰，现阶段一般选用780-950nm的红外波段进行数字信号传输收集并且经初步处理的音频信号需要经过红外线发射装置进行发射。
需要传输的信号经过处理后，要进行基带调制和传输调制，红外发射器的原理图如图：通信通道在红外光通信过程中，存在的光噪声主要包括自然噪声和人为干扰等。
这时需要尽可能的减少这些光噪声对传输信号的影响，首先要尽量减少周围环境中的光干扰，还可以在信息传输通道中加入光学滤光片、聚光镜等加以解决。
红外接收装置红外接收器部分包括红外光接收部分以及后续的信号采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等。
其具体的原理框图：在红外无线通信系统中，由于红外发射器的发射功率较小，而且信号采用红外线进行传输，易受外界环境的影响，这些因素导致了红外接收器接收到的信号很弱，并且电平变化范围较大。
因此，低噪声的前置放大器设计是必需的。
低噪声的前置放大器必须要求带宽大，噪声小，增益高以及干扰小。
特殊元器件的介绍STC12C5616AD-28的组成及工作原理操作指示器结构组成如图1所示，由主控制器、无线数传模块和液晶显示屏等组成。
其工作原理：操作指示器通过无线数传模块接收到从倾斜检测仪输出的纵向和横向倾斜角度数据，并对数据进行处理和运算，然后通过液晶屏幕显示出车体的纵横向倾斜角度，并根据数据的运算结果，指示出左右两个千斤顶需要进一步调整的方向。
倾斜检测仪放置于回转盘水准仪检查座上，两个操作指示器分别吸附于两个千斤顶旁或戴在操作人员手臂上，两名操作手观察各自的指示器即可调平车体。
液晶显示采用的是COG封装的12864液晶屏，采用串行SPI总线驱动，这种液晶屏幕驱动芯片直接集成到玻璃基板上，体积小、省电，背光电路设计灵活。
图1 操作指示器结构组成图主控制器的选型及电路设计主控制器的选型操作指示器的控制核心选用STC12C5616AD单片机。
该芯片具有如下特点：（1）高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，平均指令运算速度比标准8051快8~12倍。
（2）宽电压：~。
（3）增加第二复位功能脚（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率<12MHz时，无需此功能）。
（4）增加外部掉电检测电路，可在掉电时，及时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需EEP。
（5）低功耗设计：掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿/上升沿和远程唤醒。
（6）低功耗设计：空闲模式（可由任意一个中断唤醒）；掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿/上升沿和远程唤醒。
（7）工作频率：0~35MHz，相当于普通8051：0~420MHz。
（8）时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置。
（9）8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。
（10）1280字节片内RAM数据存储器（11）ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器。
（12）8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒，2路PWM还可当2路D/A使用。
（13）2通道捕获/比较单元（PWM/PCA/CCP），也可用来再实现2个定时器或2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）。
（14）4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2路PCA实现2个定时器。
（15）可编程时钟输出功能，T0在输出时钟，T1在输出时钟，BRT在输出时钟。
（16）硬件看门狗（WDT）.（17）高速SPI串行通信端口。
（18）全双工异步串行（UART），兼容普通8051的串口。
（19）先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令。
（20）通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不超过100mA。
主控制器电路设计操作指示器的主控制器采用的芯片是STC12C5616AD单片机，具备一个串口UART0和一个SPI总线接口，采用的供电，具有低功耗，指令执行效率高的特点。
由于ZigBee无线数传模块和LCM屏都采用TTL电平驱动。
因此，控制器通过UART0直接接到无线数传模块上；通过SPI总线相关端口，直接接到LCM模块的数据传输端。
具体的电路原理如图2所示。
图2 操作指示器主控制器电路原理图四、方案设计电路仿真发射模块接收模块流程图发射装置流程图五、系统测试系统功能实现功能使用音频接收模块接收音频信号，如果收集到的音频信号微弱，则需要将其先进行放大，然后转换成数字信号。
并通过红外光进行传输，通过红外接收装置将发射端发射出的光信号收集，并且再次转换成声音信号。
通过设置在发射装置上的热敏电阻，收集发射端的实时温度，并且能够通过红外光信号传送到接收端，然后通过数字显示器将发射端的实时温度显示出来。
与设计要求的比较与设计要求相比，我们的设计传输距离达不到2m，只能达到20cm左右，传输距离远远不够。
我们首先思考用多个二极管并联代替一个二极管，增大光源，来增大传输距离。
其次，我们在发射端增加了一个聚光装置，使得发出的红外光信号丢失的比较少。
以增加传输距离。
指标参数发射范围：200平方米接收范围：200平方米工作电压：28V DC 工作电压：3V DC×2AAA)电流消耗量：800Ma 电流消耗量(最大讯号)：25mA载波频率：最大功率输出：6Mw总谐波失真：% 讯噪比：54Db音频响应：最低 50Hz最高12KHz六、设计总结在长达四天的比赛过程中，我们为设计出更加合理的方案，不断的互相商量，向老师请教，并且查阅了相当多的资料。
但遇到的困难任然很多，比如对于信号传输距离的改良，由于缺乏相应的经验，开始的时候设计出来的方案红外光信号清晰传输的距离仅仅为20厘米，再向老师请教之后，改变了原方案中的一些电路图的设计，使得传输距离有了明显的提高，但任然达不到两米的要求。
最终选择增加发射管的数量来提高发射信号的强度。
比赛时间比较紧，队友们都熬夜赶工，通力合作，每个人的能力都是有限的，即使再聪明，学识再高，缺少了队友之间的合作，想要成功也是不可能的。
所以这次参赛更加让我认识到合作的重要性。
这次红外通信装置的设计中，由于硬件和软件知识的能力限制，最终的到的结果不是令人很满意，没有达到题目中要求的两米的传输距离。
七、参考文献[1] 《红外通信技术浅析》,张健[2] 《红外通信模块的设计与实现》，鄢盟[3]《红外线、热释电与超声波遥控电路》肖景和，赵健着八、附录附录1：元器件列表STC12C5616AD-28 2个LM3386N 3个红外二极管13个红外接收器1个反相器1个10K电阻10个30K电阻1个5K电阻4个1K电阻3个电阻3个10uf电容5个22pf电容6个附录2：仪器设备1：数字频率计；2：标准电容箱（电阻1 ~5M ）；3：标准电感组（电感10 ~100mH）；4：万用电桥；5：数字存储示波器；6：普通频率计；7：频谱分析仪RIGOL DSA1030；8：可编程线形直流电源RIGOL DP1308；9：数字示波器RIGOL DS6102；10:三相高精度电压电流信号源（10A、精度：级）；11:三相电能表（10A、精度：级）；12:双通道数字示波器。
