【文章內容簡介】 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。我們這次試用的是簡單的元器件：語音發(fā)射部分射發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管，在二極管中我們還加了一個電阻， 一般常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940nm左右，紅外線發(fā)射二極管的的外形與普通 φ5mm 發(fā)光二極管相同，但是顏色不是很一樣。一般分為透明色、黑色和深藍色等三種。 接收電路的紅外線接收二極管是一種光敏二極 管，我們在使用的時候要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。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。 系統(tǒng)的 總體設計框圖 如圖 所示 。 語音采集模塊（ 駐極體話筒 ）前級音頻放大（ LM 358 ）低通濾波器（ RC 濾波 ）功率放大（ LM 386 ）紅外接收（ 紅外接收管 ）紅外發(fā)送（ 紅外發(fā)送管 ）前幾電壓放大（ S 9013 ）有源高通濾波（ LM 358 ）有源低通濾波（ LM 358 ）功率放大（ LM 386 ）耳機揚聲器 圖 系統(tǒng)的總體設計框圖 紅外語音的傳輸，分為語音采集和紅外線的發(fā)射與接收部分，下面來 仔細說說紅外線的發(fā)射與接收模塊。 紅外線的發(fā)射部分：語音信號通過麥克風轉化為電信號再經(jīng)過 LM358 放大后的濾掉頻率超過 2021hz 的語音信號經(jīng)過由 LM358 和一個電容以及二極管組成的 RC 電路放大后推送到紅外線發(fā)射管，由于發(fā)射管的發(fā)射強度與通過其電流由紅外發(fā)射管轉化為光信號進行傳輸成語音信號的大小改變其亮度。 紅外線的接收部分：紅外線接收管被語音信號調制的紅外光照射到的時候，在紅外線接收管這側產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。 發(fā)射部分電路設計 發(fā)射部分框圖 圖 紅外線發(fā)射部分系統(tǒng)框圖 紅外線發(fā)射電路部分主要由四個部分組成，語音信號的采集，使用 LM358對電信號進行電壓放大，之后再過濾放大，最后由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。 發(fā)射部分 電路 圖 發(fā)射部分原理圖 如圖 所示，再語音信號輸入后先通過一個由 LM358 對信號進行放大，然后在通過使用 LM358 和電容以及電阻組成的 RC 電路，進行濾波，把高于2021hz 的信號過濾掉，最后交由發(fā)射管發(fā)射出去。 接收部分電路設計 接收部分框圖 圖 接收部分系統(tǒng)框圖 紅外線接收電路主要由紅外接收管，電壓放大和濾波電路，以及語音輸出部分組成，當紅外線接收管接收到信號后，通過 LM386 對信號進行濾波放大，通過喇叭或者耳機把語音輸出。 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。 紅外線語音通信系統(tǒng) 8 2 基于紅外線的語音發(fā)送接收系統(tǒng)的模塊設計 發(fā)送端語音采集電路 駐極話筒其實通俗一點講可以說是一個麥克風。它具有以下幾個優(yōu)點：體小、性能好、價格低。在早 期的錄音機、無線話筒以及聲控電路中應用比較廣泛。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換器，在工作當中需要直流工作電壓。上面我們說到話筒的外殼里需要一個場效應管，那么我們使用的話筒其實就是由聲音信號和電信號的轉化以及阻抗變換兩部分組成的。我們輸入的語音信號轉化為電信號關鍵元件就是駐極體振動膜，這個關鍵膜片是一片極薄的塑料膜片，然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩個極薄的塑料膜片上就會分別駐有異性電荷 [5]。膜的膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連。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。蒸金膜與金屬極板之間形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動也就是有語音信號時，電容兩端的電場就會發(fā)生變化，交替變化的電場電壓變化與語音信號的變化和聲波。隔膜和金屬板之間的電容是相對較小，通常數(shù)萬 pF。因此其輸出阻抗值非常高 （ Xc = 1 / 2 ~交變 ） ，約幾十個兆以上。這個高阻抗不直接與音頻放大器。所以有一個需要訪問的麥克風轉換阻抗結型場效應晶體管。訪問場效應晶體管的優(yōu)點是輸入阻抗、低噪聲、高系數(shù)。常見的場效應晶體管有三個電極包括 ： 源（ S），（ G）門和排水 （ D） 。我這里是使用特殊的 場效應電極和柵極之間加上一個二極管管內部來源。二極管場效應晶體管信號強烈影響保護功能是目的。場效應晶體管門與金屬板。通過這種方式，駐極體麥克風的輸出行有三個。一般用藍色塑料排水管道 D，紅色的塑料線和連接金屬編織屏蔽線 [8]。 駐極體麥克風一般動圈式麥克風和電容式麥克風的聲音。在設計中 ,我使用是電容麥克風的聲音。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換為電信號，以方便我們低于功率放大和傳輸。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，可以轉換為電信號。駐極話筒其實通俗一點講可以說是一個麥克風。它具有以下紅外線語音通信系統(tǒng) 9 幾個優(yōu)點： 體積 小、性能好、價格低。在早期的錄音機、無線話筒以及聲控電路中應用比較廣泛。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換器，在工作當中需要直流工作電壓。上面我們說到話筒的外殼里需要一個場效應管，那么我們使用的話筒其實就是由聲音信號和電信號的轉化以及阻抗變換兩部分組成的。我們輸入的語音信號轉化為電信號關鍵元件就是駐極體振動膜，這個關鍵膜片是 一片極薄的塑料膜片，然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩個極薄的塑料膜片上就會分別駐有異性電荷。膜的膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連。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。蒸金膜與金屬極板之間形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動也就是有語音信號時，電容兩端的電場就會發(fā)生變化，交替變化的電場電壓變化與語音信號的變化和聲波。隔膜和金屬板之間的電容是相對較小 ,通常數(shù)萬 pF。駐極體麥克風一般動圈式麥克風和電容式麥克風的聲音。在設計中 ,我使用是電容麥克風的聲音。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換為電信號，以方便我們低于功率放大和傳輸。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，敏感地可以轉換為電信號。 音頻放大電路的概述以及所用元件的介紹 使用到的元器件的介紹 音頻放大電路首先就經(jīng)過一個可變電阻，通過對可變電阻的電阻阻值的調節(jié)，來改變功率放大器放大的倍數(shù)， LM358 是一個雙運算放大器，內部包括兩個獨立的、高增益的放大器，它比較適合于單電源的使用，使用的范圍包括 傳感放大器，直流增益模組，音頻放大電路，工業(yè)上的一些控制等等。 LM358 的封裝有 8 引線雙列直插式和貼片式。 LM358 擁有以下幾個特性： 內部頻率補償特性 直流電壓增益高特性 （ 約 100dB） 單位增益頻帶寬特性 （ 約 1MHz） 紅外線語音通信系統(tǒng) 10 電源電壓范圍寬特性：單電源 （ 3V—30V） 雙電源特性 （ 177。 一 177。15V） 低功耗電流特性，適合于電池供電 低輸入偏流特性 低輸入失調電壓和失調電流特性 共模輸入電壓范圍寬特性，包括接地 差模輸入電壓范圍寬特性，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大特性 參數(shù)特性 輸入偏置 電流特性 輸入失調電流特性 輸入失調電壓特性 輸入共模電壓最大值特性 共模抑制比特性 電源抑制比特性 87651234O u t p u t 1O u t p u t 2I n p u t 1 （ ）I n p u t 1 （ + ）I n p u t 2 （ ）I n p u t 2 （ + ）V c cG N D 圖 LM358 引腳功能 紅外線語音通信系統(tǒng) 11 放大電路 圖 前級電壓放大電路 從電路圖上，可以看到在這里用到的音頻放大電路主要有 LM358 電阻還有電容組成的，在實際的電路當中，我使用的是可調電阻，通過調節(jié)電阻的阻值。來影響放大倍數(shù)， 前面我們已經(jīng)用話筒把輸入的語音信號轉化為電信號，所以在這一電路當中我們就需要把當期的電信號放大，以便于在傳 輸?shù)倪^程當中不斷的進行放大和過濾。 在這里使用 LM358，是因為 LM358 是雙運算放大器，在語音傳輸?shù)倪^程當中，最為重要的就是對聲音信號的處理，怎么樣能把聲音信號完好的，噪聲小的傳送到接受端。 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。如果高于設定的頻率則不能通過，這個頻率點我們也成為截止頻率，因為這個濾波器內部只能讓低于截止頻率的信號通過所以我們稱之為低通濾波。在這里使用的就是最簡單 的低通濾波電路用一個可變電阻和一個電容以及一個 LM358 組成了一個 RC 低通紅外線語音通信系統(tǒng) 12 濾波器。 濾波器是一種能使我們需要的頻率信號通過而同時抑制（或衰減）我們不需要的頻率信號的電子電路或裝置。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。在以前的課程設計當中我們使用到的濾波器主要 采用 無源元件 R、 L、和 C 組成，那么到目前，我們一般用 集成運放 R、 C 組成，常稱為 有源濾波器 。 在一個實際的電子系統(tǒng)中，有時輸入信號往往受干擾等原因而含有 一些不必要的成分，應當把它衰減到足夠小的程度。而在另一些場合，有時我們需要的信號和別的信號混在一起，應當設法把我們需要的信號挑出來。要解決這些問題都需要采用有源濾波器。 所以這就引出了濾波器的進一步發(fā)展，人類一直的不斷的進步，一步步使用科技來改變我們的生活，那么就像是這次的課程設計當中我們用到的濾波器，就是為了更好的能夠方便生活，提高無線通信的方法。 濾波電路 圖 RC 低通濾波器 圖 是本次設計使用的濾波電路，由一個電阻和電容組成，所謂濾波器上面我們已經(jīng)介紹過了，它的作用就是過濾掉 我們不需要的信號， 在這里設定的截止頻率就是人耳所能聽到的最大頻率，我們設定的截止頻率為 20210hz。把高于最大頻率的信號都過濾掉，使發(fā)射出去的信號都為我們可以接收聽到的。 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。 可以 直接把電能轉換成近紅外光轉換，可以 過濾 。它主要用于光電開關，觸摸屏和遙控發(fā)射機。紅外線發(fā)射管與普通發(fā)光二極