【導讀】率數(shù)據(jù)互聯(lián)，尤其適合應用于嵌入式系統(tǒng)、移動設備等領域。本設計主要是針對。溫度信號，通過負載喇叭播放語音并由顯示屏顯示溫度。液晶顯示以及中繼轉發(fā)模塊。首先通過紅外接收傳感器RPM882-H7接收發(fā)射部分。所發(fā)射的信號；其次，將接收的信號進行處理。根據(jù)發(fā)射部分是將數(shù)字信號以串。載喇叭即可聽到傳輸過來的聲音。RVMDK軟件開發(fā)環(huán)境進行調試，實現(xiàn)了基于單片機系統(tǒng)的紅外接收裝置。上得到了較好的語音效果。

　　

【正文】 于 10 次，如果 5ms 時間內接收串口數(shù)據(jù) 10 次以上，就說明紅外通信正常進行，點亮 LED 燈；若小于 10 次，可以說明紅外通信中斷，熄滅 LED。 DAC 控制 STM32 的 DA 轉換在本設計中設置成最快速度，由 APB2ENR 控制寄存器設置。在系統(tǒng)時鐘頻率 72MHz 條件下，一次 DA 轉換最快 25K 左右，完全滿足本設計要求；對于 DAC 工作模式的設置，本設計開啟 DAC 通道輸出緩存， 即 DAC 控制寄存器中 BOFF1 位置位，不使用外部觸發(fā)，關閉 DAC 波形發(fā)生器，數(shù)據(jù)使用12 位右對齊格式；本設計使用 作為 DAC 的參考電壓。 LCD 顯示 對于 TFT液晶屏的初始化，本設計參考了戰(zhàn)艦 STM32開發(fā)板配套的參考例程，并關閉了液晶屏的觸摸功能。函數(shù) LCD_ShowNum()用于在液晶屏指定位置顯示數(shù)字，本設計中顯示的就是溫度值。軟件中耗時最多的就是液晶顯示程序，耗時大約 2ms，所以要避免過于頻繁調用液晶顯示函數(shù)，否則會降低 DA 轉換頻率，影響信號輸出。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 24 STM32 程序下載 程序 設計完成后要生成單片機能夠之行的 .hex 文件，并將其下載到單片機的FLASH 中。 STM32 的程序下載有多種方法， STM32 可通過 USB、串口、 JTAG、SWD 等方式下載代碼。 [7]本設計采用的是通過串口下載代碼，這也是最常用、最經濟的下載方式。 STM32 串口下載的標準步驟為： 把 BOOT0 接 電壓，BOOT1 接 GND； 按一下復位按鍵。通過這兩步就可下載完成，此時如果沒有設置程序從 0X8000000 處開始運行，則需要把 BOOT0 接回 GND 才會保證單片機執(zhí)行程序，這樣顯得比較麻煩。本設計的硬件平臺 ALIENTEK 戰(zhàn)艦 STM32 開發(fā)板是由自帶的 USB 轉成串口下載的，上面通過 BOOT0 和 BOOT1 設置成一鍵下載電路，代碼下載完成后不需按復位就可執(zhí)行程序。 本設計使用的下載軟件是 mcuisp,有單片機在線編程網提供，其啟動界面如圖 所示。 圖 mcuisp 啟動界面 這里 mcuisp 具有智能串口搜索功能，每次打開軟件的時候， mcuisp 會自動搜索當前電腦上可用的串口。串口波特率可以通過 bps 處進行設置， STM32 單片機的最大波特率為 230400bps，本設計選擇最高的波特率為 460800bps。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 25 第 5 章 系統(tǒng)測試 對于本設計的各個模塊都需要進行檢測，判斷其工作是否正常、穩(wěn)定。紅外通信系統(tǒng)接收部分工作流程為：紅外接收模塊的兩個接收傳感器接收發(fā)射部分發(fā)射的紅外光信號，將其轉換成電信號，送給單片機外部中斷；單片機根據(jù)外部中斷檢測的脈沖將其恢復成串口數(shù)據(jù)，送給 USART 接收引腳 RXD，從串口數(shù)據(jù)寄存器中獲得溫度與語音數(shù)據(jù)，經過分離后分別送給顯示器和 DAC；經過單片機DAC 轉換后的模擬信號被濾波器濾波，在由信號調理電路進行調整，送給功率放大器；功率放大器驅動喇叭發(fā)聲，從而聽到語音。 電路硬件整體 檢測 首先要檢查電路整個電路布線情況，本設計用 Altium designer 軟件制作 PCB，然后將其腐蝕在一整塊銅板上面，整個模塊利用萬用表找出可能虛焊、斷路的地方，并確保各模塊供電線路合理、順暢，排除短路、元器件位置錯誤的狀況。 總電路板硬件圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)接收部分實物（正面） 紅外光通信系統(tǒng)接受部分 PCB 線路如圖 所示。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 26 圖 底層 PCB 線路圖 本設計工作情況如圖 所示。 圖 接收部分工作圖 紅外接收模塊測試 本設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)設計（接收部分） 27 輸出波形。檢測結果如圖 、 所示。 圖 接收頭 RPM882H7 捕獲串口波形上升沿 圖 接收頭 RPM882H7 捕獲串口波形下降沿 濾波電路測試 本設計利用示波器分別測試了高通、低通濾波器截止頻率前后輸出波形，測試結果如下。 高通濾波器截止頻率前輸出波形如圖 所示。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 28 圖 300Hz LF353 高通濾波器截止頻率前輸出波形 高通濾波器截止頻率后輸出波形如圖 所示。 圖 300Hz LF353 高通濾波器截止頻率后輸出波形 低通濾波器截止頻率前輸出波形如圖 所示。 輸入波形 輸出波形 輸入波形 輸出波形 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 29 圖 3400Hz LTC106825 低通濾波器截止頻率前輸出波形 低通濾波器截止頻率后輸出波形如圖 所示。 圖 3400Hz LTC106825 低通濾波器截止頻率后輸出波形 單片機處理模塊測試 本設計單片機處理電路需要檢測 STM32 單片機外部中斷是否將串口數(shù)據(jù)恢復出來，顯示屏溫度顯示情況，利用示波器檢測 DAC 輸出波形。檢測結 構如下圖所示。 輸入波形 輸出波形 輸入波形 輸出波形 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 30 圖 發(fā)射端串口波形（上）與接收端串口波形（下）對比 圖 TFT 液晶顯示屏顯示溫度值 信號調理電路測試 信號調理電路的目的是將濾波器輸出的雙極性信號變成單極性信號，并有一定的放大功能，檢測結果如圖 所示。 圖 信號調理電路輸入（上）與輸出（下）波形對比 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 31 功率放大電路測試 本設計將功放電路負載開路，用示波器測試其輸出信號波形，測試結過如下圖所示。 圖 發(fā)送端采樣單音正弦信號（上）與接收端功率放大輸出信號（下）對比 中繼 電路檢測 中繼轉發(fā)電路實物圖如圖 所示。 圖 中繼電路實物圖 紅外中繼模塊 PCB 布線圖如下所示。 圖 中繼模塊 PCB 圖 紅外接收模塊 紅外發(fā)光管 鋰電池供電模塊 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 32 鋰電池充電板實物圖如圖 所示。 圖 鋰電池充電板實物圖 接收部分整體工作測試 本設計所用模塊整體工作完成效果如圖 所示。 輸入 1KHz 單音正弦波（上）情況下接收部分負載喇叭上的輸出波形（下） 可以看出本設計輸出波形無明顯失真，共模塊工作情況正常。 測試輸出波形數(shù)據(jù) 本設計測試并記錄了負載喇叭上信號的相關參數(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，結果如下表所示。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 33 表 不同輸入頻率單音信號下接收部分負載上直流有效值表 信號輸入頻率（ Hz） 0 300 600 800 1200 1600 2020 2500 3000 3400 直流有效值（ mv） 60 680 960 1020 1060 1102 1190 1320 1400 1480 環(huán)境溫度測試 環(huán)境溫度 顯示溫度 26 26 26 26 26 測量誤差 % % % % % 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 34 結論 如今，紅外通信發(fā)展迅猛，廣泛運用與軍事保密、家用電器控制、工業(yè)遙感等領域。本設計基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)接收部分，在 RealView MDK 軟件環(huán)境下，借助戰(zhàn)艦 STM32 單片機開發(fā)板硬件開發(fā)平臺，在近 4 個月的時間里完成了如下 任務： （ 1） 了解了 STM32 單片機的內部資源和功能，實現(xiàn)了串口通信、數(shù)模轉換、液晶顯示、中斷控制等功能。 （ 2） 熟悉了系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境，能夠創(chuàng)建完整工程并添加文件，能夠借助軟件查看單片機硬件寄存器內容，對程序進行調試和下載。 （ 3） 能夠設計模擬電路，使用常見的運算放大器對信號進行調理；能夠設計低通或高通濾波器，了解了模擬電路中電源的使用和區(qū)分信號的參考電平；能夠制作功率放大電路，實現(xiàn)信號的功率放大。 （ 4） 了解了紅外信號發(fā)射與接收過程，知道了外界環(huán)境對紅外信號傳輸?shù)挠绊憽? （ 5） 了解了模擬信號采集原理和數(shù)模轉換原理，數(shù)據(jù)的調制和解調。 （ 6） 研究了 TFT 液晶的操作控制時序，了解了 STM32 單片機時鐘源的分配和使用。 （ 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。 （ 8） 進一步掌握了 C 語言，軟件編程能力得到了提高；能夠調試代碼并改正錯誤和警告。 本設計實現(xiàn)了與紅外通信系統(tǒng)發(fā)射部分的通信，達到了兩米的信號傳輸距離，輸出聲音波形無明顯失真，信噪比較高，溫度顯示誤差范圍小的功能。 設計也存在許多可以完善和改進的地方，如溫度信號與語音信號區(qū)分方式、濾波性能、液晶顯示界面、電路板抗干擾處理、信號傳輸端口等。 基于單片機的紅外光通信系統(tǒng)設計（接收部分） 35 參 考 文 獻 [1] 紅外技術的國內外發(fā)展及現(xiàn)狀論文 . 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