【正文】 信的傳感器，廣泛應(yīng)用于手機或 PDA（掌上電腦）中。然后在內(nèi)部通過單片機的串口發(fā)送出去，這樣語音模擬信號就轉(zhuǎn)換為串口上的數(shù)字信號，為了能夠同時發(fā)送溫度信號，紅外發(fā)射部分利用時分復(fù)用方式在同一信道上傳輸兩種信號，發(fā)送語音信號的過程中插入溫度信號。本設(shè)計的主要工作是接收發(fā)射端的紅外信號，將其轉(zhuǎn)換成單片機串口能識別的數(shù)字信號，從而獲得其中的語音和溫度數(shù)據(jù)，然后溫度信號由顯示屏顯示、數(shù)字語音信號經(jīng)過 DA 轉(zhuǎn)換成模擬信號，再通過功率放大器驅(qū)動喇叭，從而聽到語音。與本研究課題相似的是，國外最近研制出的 LIFI 技術(shù)，它是 Light Fidelity 的縮寫。 [1] 紅外通訊技術(shù)也是隨著紅外技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，尤其進入 90 年代其又有了新發(fā)展，應(yīng)用范圍更廣泛。 40 年代光電型紅外探測器問世，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)可靠。 secondly, the signals will be processed and According to the emission part send the digital signal into serial mode and drive the infrared light working, high level light the infrared emitting on, low level put out it, the MCU of the design use it’s external interrupt testing signal jump edge, converted it into the serial signal。 大 連 海 事 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 二〇一四年六月 ┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊ 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計 （接收部分） 專業(yè)班級： 電子信息工程 4 班 姓 名： 王 強 指導(dǎo)教師： 譚克俊 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 I 摘 要 紅外光通信是以紅外線為載體傳輸數(shù)字信號，適合于低成本、點對點的高速率數(shù)據(jù)互聯(lián)，尤其適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、移動設(shè)備等領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：紅外光接收；串口通信； STM32 單片機；數(shù)模轉(zhuǎn)換 II ABSTRACT Infrared munication is based on infrared carrier to transmit digital signals, suitable for lowcost, pointtopoint and highspeed data connection, it particularly suitable for applications for mobile devices, embedded systems and other fields. This design is mainly based on digital signal which is transmitted by infrared light to process, digital information will be the received and converted into the speech signal and the temperature signal, the voice can be heard by the speaker loaded in the end of the design and the temperature will be showed on the screen. This design includes the infrared signal receiving, MCU processing, filter circuit, signal conversion, power amplification, liquid crystal display and relay module. Firstly getting the infrared signal, receive digital signal from the infrared receiving sensor RPM882H7。 30 年代首次出現(xiàn)紅外光譜帶。進入 21 世紀以來，紅外光在紅外探測、紅外無線通信、紅外遙感、成像等方面的應(yīng)用都極大改善了我們的生活方 式。紅外通信廣泛應(yīng)用與安全 監(jiān)控、醫(yī)療器械、家庭電子和通訊等領(lǐng)域。紅外光通信系統(tǒng)創(chuàng)新于通過紅外線 進行無線通信，并采集語音和溫度這樣的模擬信號，利用時分復(fù)用的方法將兩種信號于同一信道同時傳輸。 圖 紅外接收模塊方框圖 本設(shè)計與發(fā)射部分配合完成以上要求，考慮到應(yīng)用的處理器 IO 管腳不能接受基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計（接收部分） 4 0V 到 范圍以外的電壓，發(fā)射部分首先將輸入的語音信號進行波形變換， 將電壓限制在單片機規(guī)定的范圍，然后通過單片機內(nèi)部的 ADC 采集語音信號，將其進行 PCM 編碼后變成數(shù)字信號，采樣率大于語音信號最高頻率兩倍以上。又比如普通的紅外接收管，雖然很常見很便宜，也經(jīng)常與紅外發(fā)射管配對使用，但是它的靈敏度低，輸出的信號很微弱，需要外接復(fù)雜的放大電路來還原接收到的信號，很難達到穩(wěn) 定傳輸兩米距離的要求。 圖 數(shù)字信號波形分析 這樣也就能夠確定信號的波形。為了判斷紅外傳輸過程是否一直進行，本設(shè)計先是設(shè)置一個計數(shù)變量每接收到一個串口數(shù)據(jù)計數(shù)一次，然后通過單片機定時器定時一段時間，在定時器中斷中判斷次計數(shù)變量是否大于一定數(shù)值，就得知數(shù)據(jù)是否一直在接收，從而判斷傳輸過程是否在進行，并通過指示燈指示出來 。 [4] 本設(shè)計處理器平臺 STM32F103ZET6 來自于星翼電子科技有限公司所做的戰(zhàn)艦ALIENTEK STM32 開發(fā)板，該開發(fā)板將 STM32 的資源開發(fā)到了極致，基于所用 STM32的內(nèi)部資源都可以在此板上得到驗證，配套的軟件資料分為庫函數(shù)版本和寄存器版本，將內(nèi)部控制寄存器的函數(shù)打包，不用自己一點點追究每一個控制位的設(shè)置，使用起來很方便，它的最小系統(tǒng)原理圖如圖 所示： 圖 STM32F103ZET6 單片機最小系統(tǒng) 本設(shè)計用了此單片機的外部中斷、串口通信、 DA 轉(zhuǎn)換、定時器等硬件資源，加上軟件上的設(shè)計，構(gòu)成了本設(shè)計的處理核心。同步通信時要保證發(fā)送方時鐘直接對接收方時鐘控制的建立，使收發(fā) 雙方達到完全同步，保持位同步和字符同步關(guān)系；異步通信指的是通信發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的傳輸過程，如圖 所示。 STM32 的串口波特率計算公式如下： ）（波特率 US A R T DI VRxTx P C L K*16 f/ x? （ ） 此式中， PCLKxf 是給串口的時鐘， USARTDIV 為一個無符號定點數(shù)，只要能 夠得到 USARTDIV 的值，就可以得到串口波特率寄存器 USART1BRR 值，反之，我們得到 USART1BRR 的值，也就可以推導(dǎo)出 USARTDIV 的值。 STM32 單片機 DAC 大容量的 STM32F103 單片機具有內(nèi)部 DAC，本設(shè)計所用的單片機是帶有 DAC 模塊的。設(shè)置了 DAC 的輸出緩存后，帶負載能力加強，但是 STM32 的 DAC 緩存設(shè)置后輸出不是軌到軌的，最低輸出電壓不能達到 0V，為此我們可以在發(fā)射端對語音信號做調(diào)整，也可以不使用 DAC 緩存，而是后加電壓跟隨器做緩沖，無論那種方法都可以是信號傳輸至后級。它的脈沖長度和波形周期可以通過 RCC 時鐘控制器預(yù)分頻器和定時器預(yù)分頻器在 幾個微秒到幾個毫秒之間進行調(diào)整。用定時器 3 邊沿對齊模式來產(chǎn)生PWM 供后面的低通濾波器使用。 信號調(diào)理模塊設(shè)計 濾波電路之后是信號電壓調(diào)理電路， DAC 輸出的在 的信號濾除直流分量和高頻分量后需要送給功率放大器，功放電路采用單電源供電 ,所以需要將濾波器輸出的雙極性信號變?yōu)閱螛O性信號，同時將信號進行適當放大。本設(shè)計中并沒有使用到其觸摸功能，僅用于顯示功能。電源部分本設(shè)計制作了一個鋰電池充電板，由鋰電池供電。 圖 中繼轉(zhuǎn)發(fā)電路 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計（接收部分） 20 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件開發(fā)環(huán)境簡介 本設(shè)計所使用的軟件開發(fā)平臺是德國 KEIL公司開發(fā)的 RealView MDK,它的界面與 Keil 十分相似，其集成了 uVision3 集成開發(fā)環(huán)境與 RealView 編譯器，可以將ISO 標準 C90、 C99 和 C++代碼編譯為 16/32 位的 Thumb2 代碼，遵循 ARM 體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)標準應(yīng)用程序二進制接口（ BSABI），編譯器特別可以生成 ELF 格式的輸出對象，生成 DWARF 調(diào)試標準版本 3 調(diào)試信息，還支持 DWARF2 調(diào)試表；可以進行交叉存取帶有源代碼的匯編語言列表，可以生成輸出代碼的匯編語言列表。 中斷函數(shù)配置 STM32 的中斷分為 5 組，組 04，由 SCBAIRCR 寄存器定義。函數(shù) LCD_ShowNum()用于在液晶屏指定位置顯示數(shù)字，本設(shè)計中顯示的就是溫度值。 本設(shè)計使用的下載軟件是 mcuisp,有單片機在線編程網(wǎng)提供，其啟動界面如圖 所示。 圖 接收部分工作圖 紅外接收模塊測試 本設(shè)計用示波器觀察紅外接收模塊輸出波形， 檢測傳感器是否捕捉到信號邊沿，將其與理論對比，黃色的波形為發(fā)射端串口輸出波形，綠色的波形為傳感器基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計（接收部分） 27 輸出波形。檢測結(jié) 構(gòu)如下圖所示。 測試輸出波形數(shù)據(jù) 本設(shè)計測試并記錄了負載喇叭上信號的相關(guān)參數(shù)，用 直流穩(wěn)壓電源供電，上電后首先對各模塊進行調(diào)整，保持發(fā)射部分與接收部分距離 2 米，用萬用表測量在不同頻率輸入信號情況下輸出信號有效值并列成表格；觀察顯示屏上的溫度值并與溫度計測量的室溫進行比較；阻礙紅外信號傳輸路徑觀察接收部分指示燈顯示情況，結(jié)果如下表所示。 （ 7） 掌握了制作印刷電路板 PCB 的方法，穩(wěn)壓電源及示波器的使用方法，鍛煉了動手焊接能力和電路問題排查能力。老師們淵博的學(xué)識、盡職盡責的治學(xué)態(tài)度與同學(xué)們的熱情活力、創(chuàng)新的思維，都將使我終生受益，時刻鞭策這我積極努力。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計（接收部分） 35 參 考 文 獻 [1] 紅外技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀論文 . [2] LIFI. [3] Infrared Communication Module RPM882H7 [4] 宋巖 .CortexM3權(quán)威指南 (中文 ).北京 :,2020 康光華 .電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :高等教育出版社 ,2020 [5] 意法半導(dǎo)體 (中國 )投資有限公司 .STM32中文參考手冊 : ， 2020 [6] 郭天祥 .新概念 51單片機 C語言教程 —— 入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 .北京：電子工業(yè)出版社 .2020 [7] 星翼電子科技有限公司 .STM32開發(fā)指南 .廣州 :,2020 [8] LTC1068 Series ClockTunable, Quad Second Order, Filter Building Blocks. [9] 傅豐林 .低頻電子線路 .北京 :高等教育出版社 ,2020 [10] 楊欣 ,王玉鳳 ,劉湘黔 .電子設(shè)計從零開始 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020 [11] 深圳市富滿電子有限公司 .FM6316BE 移動電源專用管理 IC [12] 2020 ARM 編譯工具 編譯器參考指南 . [13] 張輝 ,曹莉娜 .通信原理 .北 京 :科學(xué)出版社 ,2020 [14] 張輝 ,曹莉娜 .現(xiàn)代通信原理與技術(shù) .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2020 [15] 黃智偉 .全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020 [16] 遠坂俊昭 .測量電子電路設(shè)計 —— 濾波器篇 .北京 :科學(xué)出版社 ,2020 [17] 遠坂俊昭 .測量電子電路設(shè)計 —— 模擬篇 .北京 :科學(xué)出版社 ,2020 [18] 松井邦彥 .OP放大器