【正文】 發(fā)射出去 ， 通過紅外發(fā)射管把電信號轉(zhuǎn)化為光信號 ， 這個過程就是通過紅外線傳輸語音信號的過程 。 控制和管理 隨著現(xiàn)在無線 技術的不斷創(chuàng)新，有好多對紅外通信的做出不斷創(chuàng)新的人才，比如我在網(wǎng)上查看的資料中，可以加入一個單片機來解決噪音以及共鳴得到問題等等，但是很遺憾我沒有實現(xiàn)。由于紅外線通信具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，在彩電之后，錄音機、音響設備、空調(diào)機以及玩具等其他小型家庭生活電器上也紛紛采用紅外線通信技術，不僅通信性能非?？煽?，而且能有效地隔離來自其他電器的干擾。 本次設計的的主要內(nèi)容，用電壓放大電路和濾波放大電路對語音采集端的信號進行方法和濾波，通過紅外線發(fā)射管和電阻組成的發(fā)射電路進行發(fā)射，接收電路由紅外線接收管接收到之后，在進行音頻功率放大和電壓放大，最后在喇叭和耳機端得到語音信號。一批高等院校中，也設立了紅外專業(yè)或包含紅外專業(yè)的光電技術系，一批民營企業(yè)、股份制 企業(yè)相繼誕生，已經(jīng)形成了不同規(guī)模的產(chǎn)品。紅外數(shù)據(jù)協(xié) 會開發(fā)的這種新的無線通信標準還得到 PC 機產(chǎn)業(yè)的有力支持。 receive。其系統(tǒng)實現(xiàn)的功能是利用紅外發(fā)射管和紅外光接收管作為收發(fā)器件，將電信號傳至擴音器和耳機。 本文介紹的系統(tǒng)主要闡述了紅外線語音通信的工作原理以及紅外線語音通信過程，詳細的分析了系統(tǒng)設計中的每一個電路模塊，得出了這一系統(tǒng)的最佳設計 方案，用做大的努力去完成一個比較好的設計。 在課本和資料中我們可以知道紅外線是一種近距離、高速通信的通信方式，對于我們經(jīng)常使用的一種近距離、室內(nèi)通信手段 ,紅外線無線通信具有無線電纜無法比擬和超越的優(yōu)勢。在紅外線接收模塊中主要是采用紅外線接收管， LM386 將接收到的信號進行電壓放大和功率放大傳輸給紅外線接收管。 transmit。 1995 年，一個由部件、計算機系統(tǒng)、外圍設備和電信廠商組成的大型集團 ──紅外數(shù)據(jù)協(xié)會 （ IrDA） 就紅外通信的標準達成一致。 經(jīng)過 40 多年大發(fā)展，中國在紅外技術研究方面已經(jīng)取得了重大的進步，建成了專業(yè)研究所、紅外物理實驗室和眾多的研究課題組。除此之外，在廣泛的基于單片機的智能家居設計中，紅外通信也作為單片機之間的通信手段，并且與電信市話通信手段在做融洽的結(jié)合，從而實現(xiàn)對家居異常情況的監(jiān)控，例如 （ 盜竊、火警、燃氣泄漏、漏水等 ） 電話遠程報警、遠程遙控等功能 [1]。利用紅外線通 信是目前使用較廣泛的一種通信方式。 語音的采集 在這個系統(tǒng)當中我們可以用自己發(fā)出來的聲音或是我們手機播放器發(fā)出聲音，但是對于我的這個作品來說如果想要得到清晰的不受外界干擾的語音就需要使用耳機來作為輸入語音信號的工具，因為這樣可以減少干擾，我們盡量把傳輸?shù)木嚯x控制在 2m，在兩米之內(nèi)，我們耳機和喇叭都可以正常聽到，若是距離大于兩米，喇叭就會出現(xiàn)共振。 圖 紅外數(shù)字通信原理圖 用電壓放大電路和濾波放大電路對語音采集端的信號進行方法和濾波，通過紅外線發(fā)射管和電阻組成的發(fā)射電路進行發(fā)射，接收電路由紅外線接收管接收到之后，在進行音頻功率放大和電壓放大，最后在喇叭和耳機端得到語音信號。 圖 FM 調(diào)制原理圖 通過上面的比較可以看出使用數(shù)電知識來設計電路，要涉及到單片機以及信號系統(tǒng)和電路基礎的課程之后，還涉及到高數(shù)上面的計算，對于專業(yè)知識不是他別精通的人來說是個很大的挑戰(zhàn)，并且在使用單片機的過程當中仍然會遇到一些不可避免的問題，還有一個問題就是利用單片機的話成本會高一些，在實現(xiàn)功能相同，效果相近的情況下，還是應該選擇一個性價比高的方案。 總體設計思路 選擇紅外光的原因：無線通信方式可以分為電信號、超聲波和紅外線等等。那么紅外線不會向室外泄露，不會產(chǎn)生信號干擾，反應速度快，傳輸效率高。紅光的波長范圍為 ～ ，我們把比紅光波長還長的光叫紅外線。 (2)紅外線發(fā)射和接收 我們所涉及到的需要用到的紅外通信項目中，必不可少的就是要用到的紅外線的發(fā)射和接收兩部分。由于紅外發(fā)光二極管需要的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以在紅外線的接收端要增加高增益放大電路，也就是說我們需要使用放大倍數(shù)較高的功紅外線語音通信系統(tǒng) 5 率放大器來放大我們接收到的電信號，使我們之后再耳機或是揚聲器聽到的聲音和輸入的聲音信號差別不大。 紅外線的接收部分：紅外線接收管被語音信號調(diào)制的紅外光照射到的時候，在紅外線接收管這側(cè)產(chǎn)生一個與語音信號變化規(guī)律相同的電信號，經(jīng) S9013 進行電壓放大再經(jīng)過有源低通濾波 LM358 和有源高通濾波 LM358 以 及放大倍數(shù)較大的 LM386 進行功率放大后進行放大，并將電信號信傳至擴音器和耳機轉(zhuǎn)化成為我們可以聽到的聲音信號，在這里呢，為了避免語音采集器與揚聲器會產(chǎn)生一個共鳴，我加了一個開關，可以選擇用耳機來聽傳輸過來的語音信號也可紅外線語音通信系統(tǒng) 6 以選擇用揚聲器來聽取所傳輸過來的信號。 語音信號輸入入如 LM358電壓放大 濾波電路 紅外發(fā)射管 紅外線接收管 電壓放大 語音輸出 濾波放大 紅外線語音通信系統(tǒng) 7 接收部分電路 圖 接收部分原理圖 如電路圖 所示，接收部分由紅外接收管接收到信號后，輸入到 LM386中進行放大和濾波，再傳輸?shù)秸Z音接收器 ——耳機或者喇叭，接收電路中的C12， C13 同樣也是對電源部分起到濾波的作用，即當接收管接收到信號引起壓變化時，通過比較器比較后輸出高低電平使指示燈會閃爍，于是紅外接收管的亮度就起到了信號指示的作用。但是由于其輸入和輸出場效應管阻抗較高，一般要在話筒的外殼當中設置一個場效應管作為轉(zhuǎn)換器，在工作當中需要直流工作電壓。塑料膜片的另外一面與金屬極板 之間用薄的絕緣襯圈隔開。因此其輸出阻抗值非常高 （ Xc = 1 / 2 ~交變 ） ，約幾十個兆以上。常見的場效應晶體管有三個電極包括 ： 源（ S），（ G）門和排水 （ D） 。通過這種方式，駐極體麥克風的輸出行有三個。工作原理的電容式麥克風使用電容器的充電和放電的原理 ,壓力振動感應語音隔膜，從而改變電極間的電壓，然后我們輸入語音信號轉(zhuǎn)換為電信號，以方便我們低于功率放大和傳輸。在早期的錄音機、無線話筒以及聲控電路中應用比較廣泛。膜的膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連。隔膜和金屬板之間的電容是相對較小 ,通常數(shù)萬 pF。電容麥克風沒有聲音線圈，由于沒有音圈，隔膜和非常薄，所以，即使是很弱的聲音也會感應非常敏感，敏感地可以轉(zhuǎn)換為電信號。 一 177。 發(fā)送端低通濾波器 低通濾波器的概述 低通濾波器可以簡單的理解為：通常認為的給它設定一個頻率點，當輸入端出傳輸過來的頻率不高于我們設定的頻率是可以通過。在我們通常的課程設計當中，經(jīng)常使用的它對 信號處理 ， 數(shù)據(jù)傳送 或抑制干擾等的作用。要解決這些問題都需要采用有源濾波器。 紅外線發(fā)射與接收電路 外線發(fā)射管或 著說 紅外發(fā)光二極管， 他們 屬于 同一 類。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵 （ 砷化鎵 ） 、砷化鋁鎵 （ GaAlAs） 等材料，并且一 般都使用全透明或淡藍色、黑色樹脂。電容麥克風沒有聲音線圈，由于沒有音圈，隔膜和非常薄，所以即使是很弱的聲音也會感應非常敏感，可以轉(zhuǎn)換為電信號。針對實驗電路大致確定晶體管模型和放大的大致范圍，分別實現(xiàn)三極管管式的判斷，判斷原理，電源電路設計功能等等。 （ 2）元器件的作用，電路模塊的作用，以及電壓放大的系數(shù)，還有語音信號的輸入和輸出的信號 電壓和相位關系，交流和直流等效電路圖等等。所以使用的電路的設計模式是相同 的。以往濾波器主要采用 無源元件 R、 L、和 C 組成，目前一般用 集成運放 R、C 組成，稱為 有源濾波器 。 與 無源濾波器 相比， AFP 的高度可控性和 快速響應 性，能補償各次 諧波 ，紅外線語音通信系統(tǒng) 15 可抑制 閃變 、補償無功，有抑制多能的特點將會啟到很好的作用；它本身的濾波特性不會被系統(tǒng)阻抗的影響，并且可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生 諧振 的危險情況 [2]；還有一個更好的作用就是可以 自動跟蹤 補償變化著的諧波。經(jīng)典濾波的概念，根據(jù)工程分析，提出傅立葉轉(zhuǎn)換的概念。 一般來說無源濾波器的電路結(jié)構比較笨簡單，設計起來比較簡單，但它的通帶放大倍數(shù)和截止頻率根據(jù)負載的變化，所以說對電路的要求高，所以通常不適用于信號處理。但電路組成和設計也越來越復雜。 LM386 功率放大電路 概述 LM386 是一種集成音頻功率放大器，因為其低功耗和簡單的電壓增益可以調(diào)整，電源電壓范圍寬，外部組件和總諧波失真等，廣泛用于收音機和磁帶錄音機。參考位置的輸入，輸出端自動偏置電源電壓的一半，在電源電壓 6V，其靜態(tài)功耗只有 24mW， LM386 尤其適用于電池供電的。一些外圍組件。 通過查找資料，可以了解到盡管 LM386 的應用非常簡單，但是操作過程中也要特別注意，尤其在器件上電、斷電的瞬間，都要小心謹慎，甚至在 LM386工作穩(wěn)定后，以下一些操作都會帶來的瞬態(tài)沖擊例如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕，在輸出端的接收語音的喇叭上會產(chǎn)生刺耳的噪聲。 紅外線語音通信系統(tǒng) 17 （ 3） 調(diào)節(jié)音量的電位器選擇也很重要。 （ 5） 在引腳 7 腳（ BYPASS）旁邊的旁路電容不可缺少！在實際電路應用過程當中， BYPASS 端必須外接一個電解電容到地，啟到一個濾除噪聲的作用。 （ 6） 最后一個重要的點就是要減少輸出耦合電容。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率 （ fc=1/（ 2π*RL*Cout）） 提高 [3]。揚聲器在音響設備中是一個最薄弱 的 器件 ，而 對于 音響效果 而言，它又是一個最重要的部件。我們在這里使用揚聲器是為了使作品在演示的時候更加的方便的但是為了避免壞境因素產(chǎn)生的共鳴，我又多加了一個耳機，我們接受紅外的電路板上有一個開關我們可以通過切換開關來選擇使用哪一種方式來判斷接受到的語音信號是否完好、清晰。 這樣，通過檢測用戶的按鍵輸入，與實際中返回的指示狀態(tài)可以用來判斷發(fā)射模塊的通信是否成功。 發(fā)送端濾波電路分析的幅 頻特性和相頻特性如圖 所示。 圖 有源低通濾波幅頻特性和相頻特性 在調(diào)試的過程當中我們進行完模擬調(diào)試后還需要進行實物調(diào)試，紅外接收模塊我們可以通過開關的選擇來切換到我們想的聽取方式，在調(diào)試的過程當中我們需要不斷的去調(diào)節(jié)滑動變阻器和聲音的大小，以及兩個模塊之間的距離，來使我們輸入到的語音信號更加清楚完整的接收到。切記！否則很容易就會燒壞接收頭。 測試 及仿真的環(huán)境 這次有關仿真的電路和測試的結(jié)果，都是在 軟件上實現(xiàn)的，目前而言在教學當中使用比較普遍的就是這個版本， Multisim 最早以 Windows作為基礎的由美國的一家叫做 NI 的公司推出的，適用于一般的模電和數(shù)電的電路設計當中，它的功能包括電路原理圖的圖形的繪制，電路硬件的輸入方式，有很強大的仿真和分析電路的能力。 Multisim 與 Labview 以及SignalExpress 軟件的集成 相比 ， Multisim 進一步 完善了 仿真 技術的設計流程，可 以實現(xiàn)模擬電路的測試仿真過程 。 一般在畫電路的過程中需要先找到我們所要 元器件的方法有兩種：從 工具欄 處查 找 或從 菜單 處查找 。reg； LM 工具欄 amp。 （ 3） 選中相應的元器件 在 Component Family Name 中選擇 LM358 系列，在 Component Name List中選擇 LM358。 在電路需要的元器件放置在電路 后 窗口編輯 完成 后， 使用者可以使 用鼠標選中電路的線條 將器件 按照設計的電路圖 連接起來。為此， Multisim 為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，可以從 Design 工具欄 amp。 經(jīng)過 半個學 期 的設計，有很多的感悟。也教會我以后的工作當中要有獨立的思考能力，以及足夠的耐心與細心。雖然當中在思路上有一些差異和一些小的爭論，但是在這中間我們共同成長了，也讓我們之間的同窗情誼更深厚了。在這里也懇請各位老師和同學可以指出我不足的地方，我今后 一定加以改正