基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯纹瑱C(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)研究(編輯修改稿)
2024-09-06 17:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信系統(tǒng)一般原理框圖 從圖中可以看出，、編碼電路、調(diào)制電路、功率放大電路及紅外發(fā)射器件組成。指令信號(hào)產(chǎn)生后經(jīng)過編碼電路和調(diào)制電路編碼調(diào)制后，由功率放大電路將信號(hào)功率放大，然后經(jīng)紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號(hào)。接收器是由紅外接收器件、前置放大電路、解調(diào)電路、解碼電路、顯示電路組成。當(dāng)紅外接收器件收到發(fā)射器的紅外指令信號(hào)時(shí)，它將紅外光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)并送入前置放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)解調(diào)器后，由解碼電路將指令信號(hào)檢出，最后由執(zhí)行電路執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)各種操作。一般通用的紅外通信系統(tǒng)都是由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作。發(fā)射部分包括編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外數(shù)據(jù)通信大體上分為無調(diào)制型紅外通信和調(diào)制型紅外通信兩種。無調(diào)制型紅外通信可以實(shí)現(xiàn)低速的無線數(shù)據(jù)傳輸，通信距離比較近，只能實(shí)現(xiàn)30cm左右的無線數(shù)據(jù)傳輸，而且傳輸速率較低。調(diào)制型紅外通信比較合適長(zhǎng)距離紅外通信，利用外外發(fā)光管與帶調(diào)制的紅外接收管，運(yùn)用調(diào)制解調(diào)機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)2。5m以內(nèi)的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，輔助必要的硬件機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的紅外通信；紅外通信的有效距離與紅外數(shù)據(jù)傳輸速率、發(fā)射管的發(fā)射功率、以及單次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間長(zhǎng)短有密切關(guān)系；傳輸速率越低，通信距離越遠(yuǎn)；單次傳輸時(shí)間越短，則通信距離越遠(yuǎn)，傳輸速率越高；通過將長(zhǎng)串?dāng)?shù)據(jù)分段簡(jiǎn)寫式傳輸?shù)姆绞?，可以?shí)現(xiàn)的紅外通信的距離越遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速率越高?？傊?，調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)比無調(diào)制方式綜合性能好得多的紅外通信，主要體現(xiàn)在通信的距離更遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾矢?，性能更穩(wěn)定，因此，在本次課題設(shè)計(jì)中，我們就采用了調(diào)制型的紅外通信方式。 選定了電路設(shè)計(jì)的方案，下面我們對(duì)電路設(shè)計(jì)中將要用到的一些主要元器件的電氣特性進(jìn)行一下必要的介紹。1. AT89C51單片機(jī)AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2. NE555NE555時(shí)基電路封形式有兩種，一是DIP雙列直插8腳封裝，另一種是SOP8小型（SMD）封裝形式。其他HA1755LM55CA555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。NE555屬于CMOS工藝制造，3. 紅外發(fā)射二極管紅外發(fā)射二極管是紅外通信系統(tǒng)中用來發(fā)射信號(hào)的一個(gè)非常重要的元件，雖然它看起來比較小，不太顯眼，但是沒有它，紅外通信就只能是一句空話。它是實(shí)現(xiàn)紅外通信的橋梁，其重要性就好像燈泡在照明系統(tǒng)中的重要性一樣，是整個(gè)紅外通信系統(tǒng)的焦點(diǎn)。本課題設(shè)計(jì)中采用的紅外發(fā)射管為TLN107， 紅外線發(fā)射與接收的方式采取直射工作方式。4. 紅外接收器紅外接收器是紅外發(fā)光二極管的受控裝置，其里面有相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換電路。這里我們采用的接收器是一種紅外專用接收集成電路HS0038，用它來完成紅外信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換及接收。HS0038是塑封一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，沒有紅外遙控信號(hào)時(shí)為高電平，收到紅外信號(hào)時(shí)為低電平，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。3. 電路實(shí)現(xiàn)確定了上面的通信方案，我們接下來就可以對(duì)通信的硬件電路進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)了。紅外線遙控器是利用紅外線發(fā)光 LED 發(fā)射波長(zhǎng) 950nm 近紅外波段的紅外線不可見光來發(fā)送信號(hào)。我們這里把整個(gè)遙控器系統(tǒng)分為發(fā)射模塊及接收模塊兩部分，和一般通用的遙控器結(jié)構(gòu)相同，本課題設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)發(fā)射部分包括編碼電路（PT2262IR）、調(diào)制電路、LED 紅外發(fā)射電路；接收部分包括光/電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)/解碼電路和顯示電路。發(fā)射端的指令信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)的編碼所產(chǎn)生的編碼信號(hào)和載波電路所產(chǎn)生的載波信號(hào)經(jīng)過合成，然后再通過紅外線發(fā)射電路的 LED 發(fā)送出紅外線遙控信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過紅外線接收模塊接收端接收進(jìn)來，并對(duì)其控制信號(hào)做譯碼而作相對(duì)的動(dòng)作輸出(數(shù)碼顯示)，完成遙控的功能。這便是硬件電路具體實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想。 各部分電路的設(shè)計(jì)思路和具體實(shí)現(xiàn)如下。 發(fā)射模塊電路的實(shí)現(xiàn)，每隔一秒，遙控器上的遙控芯片(如 C8051)便對(duì)DS1302的時(shí)間編碼產(chǎn)生一組編碼信號(hào)，結(jié)合載波電路的載波(38KHz)而成為合成信號(hào)，經(jīng)過放大器提升功率而推動(dòng)紅外發(fā)射二極管，將紅外線信號(hào)發(fā)射出去，所要發(fā)射的信號(hào)必須加上載波才能使信號(hào)傳送的距離加長(zhǎng)，一般遙控器的有效距離為7m。紅外發(fā)射模塊各部分組成電路的設(shè)計(jì)可以細(xì)化分述如下。 紅外發(fā)射器電路我們之所以選擇設(shè)計(jì)基于I/O口的紅外通信，是因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)的紅外通信模式將具有較大的靈活性，同時(shí)，能借助于軟件設(shè)計(jì)和編碼，最大限度地提高系統(tǒng)的安全性?；?I/O 口的不可兼容設(shè)
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