毕业设计论文—毕业论文红外线光发射机的设计与实现-精品
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红外线光发射机的设计与实现摘要红外技术在科学领域已经发展使用到了各行各业。
随着多媒体技术和通讯技术的不断发展,多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求。
应用领域不断扩大，现在社会对即时传输也就有了更高的要求。
本设计利用射机将接入的音频信号通过红外光发射机产生微弱的电信号，再通过放大器进行放大驱动发射端工作，最终变为红外光信号传输给红外接收机除此外，本次设计针对红外发射要求频率高这一特点做出相应的改良，在发射端电路中运用三级放大，对初始化的电流信号进行放大，以便于其驱动发射端的两个发射头工作。
该课题主要目的就是设计一个红外光发射机，能锻炼制板和焊接等基本技能。
红外技术应用产品种类繁多，主要有红外传感器、红外通信、红外热像、红外光谱仪等。
本设计主要运用红外通信技术来完成本次设计。
红外光发射机的通信系统设计相对比较简单，它主要就是对信号经过三级放大来传输给接收端，其最大的优点就是进行无线传输。
关键词：红外技术，光发射机，EDA仿真技术。
1绪论1.1选题背景及目的红外发射机是实现红外通信的关键器件，红外光发射机的设计可以对光发射机的组成部分、采用的元器件和应用到的科技技术深入理解，进而为实际应用奠定基础。
红外线属于一种电磁射线，他的特性就等同于无线电或X射线。
1672年，牛顿使用了可以分光切带有棱角的镜子吧太阳光分解成为7种颜色的单色。
1800年，在英国物理学家F.W.郝胥尔从热的观点来研究各种光色的时候，偶尔发现在光带红光外的一个温度计比其他光的颜色的温度都要高，这个高温区总是卫浴光带的最边缘处红光外边。
经过反复实验，于是他宣布：因为总是位于红光的外侧，所以叫红外线，又称红外光辐射。
这种红外线具有热效应：生物体中的偶极子和自由电荷在电磁场的作用下，就按照电磁场的方向排列的趋势，在这个排列的过程中，引发了分子和院子没有规则的运动，就加剧而产生了热。
当红外辐射到达一定额度的时候，超过了这个生物体的散热能力，它就会使被照射的物体局部温度升高，这就是红外线的热效应。
红外线的最大特点就是普遍存在于大自然之中。
红外线色彩是多彩多姿的，红外线的最长波长是最短波长的10倍【4】。
红外线在短距离、室内应用中有着非常大的优势。
红外通信成本低速度快，而且带宽几乎不受限制。
因为因为载波的波长短，能够有效的避免多径衰减，所以红外链路组网简单。
红外技术在科学领域已经得到了充分的认可发展使用到了各行各业，在红外成像、红外传感和红外通信等军用和民用领域发挥重要作用，具有体积小、损耗低、功能强、准确率高、速度快等优点。
红外通信技术发展的早期，存在有几种不同的通信标准，不同标准之间的通信设备并不能进行红外通信，为了统一红外通信标准，于1993年，一些厂商成立了红外线数据协会（IrDA，infrared data association）。
IrDA是目前红外无线通信的工业标准，你可以使用它与打印机、传真机、modem、其它计算机进行通信[1]。
红外技术最先是被使用于红外探测器，它是红外技术的先导。
1800年，F·W·赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。
1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。
在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器[2]。
19世纪，科学家们用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。
它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。
20世纪初，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值[3]。
30年代，首次出现红外光谱带，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。
40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。
50年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。
到60年初期，对于1～3、3～5和8～13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。
在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。
在红外技术的发展中，60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量[4]。
在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。
另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。
红外线光发射机的设计与实现设计相对简单，它可以提升我们自身的动手能力和巩固知识。
该系统要求技术指标相对简单并且具备红外通信的所涉及的主要技术，因此该系统设计具有可行性。
1.2国内外发展状况红外光通信已经渐渐的替代了传统线缆通信，被用来进行点对点的数据传输，因为红外光通信技术具有短距离、小角度、传输速率高等特点红外线是现在在世界范围都是被大家普遍运用的一种无线连接的技术，由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射共能比较差，所以红外线传输技术更适合应用在短距离无线通信的情况。
红外线通信技术通过数据电脉冲的方式和红外光脉冲之间的方式相互转换实现无线的数据收发，主要采用了点对点的的运行模式。
功能较为单一，扩展性差。
但是由于成本低，营运方便，已被全世界大多数的软件和硬件的生产公司支持和采用。
目前，红外技术被广泛应用于军事领域，在美、英、法、德、日、以色列等发达国家的军队中，红外热像仪已配置在陆、空、海军等各个军种中，例如海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7具红外热像仪[5]。
与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少，其市场需求量相当巨大。
当然红外技术也在遥感、交通、医学、石化、农业、工业、电力、安全监控与防范和科学研究等民用领域广泛应用，根据美国Maxtech International 发布的红外市场报告，2006年全球民用红外热像仪的销售额为16.3亿美元[6]。
近年来，全球民用红外热像仪市场需求年均增长率已超过了15%，预计2010年全球民用红外热像仪市场供给将达到28亿美元。
全球民用红外热像仪市场的供给和需求趋势，由于红外技术具有很高的军用和民用价值，近年来国外主要厂家纷纷在核心器件及系统产品的产业化进程中加大投入和研发力度[7]。
1.3课题研究思路及方法简介红外通信其实顾名思义它就是利用红外技术实现两点之间的近距离保密通信和信息转发。
它一般由红外发射和接收系统两部分组成。
红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外通信系统的设计思路和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统有相同之处，唯一比较重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不同，一个是大气，一个则是光纤。
在短距离传输的条件下，红外通信属于无线通信，避免了连线和接口等不必要的设施，所以比较方便。
语音和音乐等所产生的电信号，一般不直接进行远距离传输，而是经过放大后对发射机的高频震荡进行调制，然后将此携带有低频信号的高频已调制信号，通过大气传输出去。
这次的设计采用了红外技术从而最终实现红外音频通信。
具体研究方法如下：首先要在红外发射机直接引入音频信号，在发射端产生微弱电流信号，经发射电路放大，驱动红外发射头工作，红外发射头将放大后的电流信号转化为红外光信号，通过空气传播，接收端此时的红外接收头收到红外光信号，并转化为微弱电流信号，经接收电路进行音频放大后，最终还原为音频信号，经喇叭传输，在接收端可以清晰听到声音。
2红外技术简介2.1红外线的发现红外通信技术，顾名思义就是利用红外线进行通信传输技术。
所以，要了解它还得从红外线讲起。
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，比红光波长还长的光叫红外线。
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在0.75微米（μm）至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。
红外线具有很强的热效应，易于被物体吸收，通常被作为热源。
另外，它的透过云雾能力比可见光强，在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途，俗称红外光[8]。
公元1666年，牛顿发现光谱并测量出3900埃～7600埃（400nm～700nm）是可见光的波长。
1800年4月24日，英国伦敦皇家学会（ROYAL SOCIETY）的威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。
他所使用的方法很简单，用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度，由紫到红，发现温度逐渐增加，可是当温度计放到红光以外的部份，温度仍持续上升，因而断定有红外线的存在。
2.2红外线的划分红外线按其波长不同可划分为三种，即：近红外线、中红外线和远红外线。
其划分的范围大致如下：近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm之间；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm之间；远红外线，波长为(25-40)～l000μm 之间。
而在我们的周边，红外线无处不在，除非绝对零度（-273.15℃），因为所有高于绝对零度的任何物体都可以产生红外线。
其中，波长为 8-14μm的远红外线是生物生存必不可少的因素。
而这段远红外线也有一个单独的名字，叫“生命光波[9]。
2.3红外线和红外通信的的特点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。
利用红外线进行通信具有以下特点:①红外线是人体肉眼不可见的光线，保密性强，选用它作为信息载体，装置工作时不存在视觉污染，对人体没有伤害。
②传播范围不受限制，不存在频率干扰问题，与无线电波方式相比，不必就频率资源向有关部门进行申请和登记，易于实施。
③具有良好的指向性，当传送设备和红外接收端口排成直线，角度不超过15度得时候，红外装置运行效果最好。
④由于红外线波长较长所以其穿透能力较弱，不能穿过人体和和物体，在进行传输时不能阻断光路。
⑤目前产生和接受红外线的技术已经比较成熟，元器件体积小，成本低。
⑥红外线由于其传输介质是大气，所以其再传播时的衰减系数较小，可以保证信号的有效传送。
⑦红外通信系统有着制作简单，易于产生和调制的优势。
红外线的以上特点决定了它适用于教室、会议室等场所。
同时红外线传播主要采取的是直线传播，所以有物体位于发射端和接收端之间时，传输就会受到影响。
当然，它可以通过墙壁反射来进行传输，但是对于音频通信来说，这种方式会有一定的延迟，而导致声音效果不佳[10]。
