【正文】 熱的溶液，這樣速度可以快很多）中進行腐蝕，腐蝕的時間過長或過短都會造成腐蝕的效果不好，一定要有專人看護其進度情況；最后，將銅板進行打孔，打孔的鉆頭一定要與焊盤孔相匹配，否則，過大會將焊盤的銅箔打掉，過小，又會造成元器件插不進去，這些都是不行的；所以在制板的過程中一定要注意以上事項。系統(tǒng)組裝過程中，首先就是元器件的焊接，在元器件焊接之前應(yīng)該先用紗布將電路板打磨一遍，這樣可以將銅箔氧化的部分去除掉，以便于焊接；在焊接過程中還要注意焊錫的量要得當，過多可能造成電路短路，過少有可能造成虛焊；元器件焊完后，給發(fā)熱量大的元器件裝上散熱片，這用有利于散熱增加系統(tǒng)的穩(wěn)定；最后可以在板子的四個角上安裝四個銅柱，一方面可以增加整個結(jié)構(gòu)的美觀，另一方也可以使避免電路板放在導(dǎo)電體上發(fā)生短路的危險。通過以上步驟，一個完整的電路硬件部分就制作完成了，這時可以再檢查一下是否有元器件漏焊、焊錯的情況，以確保電路的正確。7 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 在硬件電路調(diào)試中，可以將電路分成以下幾個模塊來調(diào)試：電源部分調(diào)試必須放在所有別的調(diào)試之前，如果一個系統(tǒng)連供電都不正常，那么根本就談不上實現(xiàn)別的功能。在系統(tǒng)上電之前，先將電路中的集成塊（主要包括NE55AT89S5MAX23TS1620）取下（這樣可以防止電路反接將芯片燒壞）；然后再接通電源，這時主要觀察電源指示亮不亮、有沒有燒焦的氣味和用萬用表檢查芯片引腳的電源和地是否正確；如果有則應(yīng)該立即切斷電源，再檢查錯誤出在那里，例如，有沒有短路、虛焊的情況等。 紅外通信電路調(diào)試 這一部分主要包括紅外發(fā)射和接收兩個部分；在調(diào)試時，可以將這兩個部分一起進行聯(lián)調(diào)，具體硬件原理如圖71所示 圖71 紅外通信調(diào)試電路在調(diào)式中，我們的首要任務(wù)就是將555振蕩器的波形校準，其步驟如下：先將NE555的RST接到電源上，這樣555電路就構(gòu)成了一個多諧振蕩器，雖然理論上可以算出R15的阻值，但是在調(diào)試過程中我們必須結(jié)合實際電路來測試。然后將示波器的探頭放在NE555的OUT（3腳）端，接下來調(diào)節(jié)電阻R15的阻值，直到調(diào)節(jié)到輸出波頻率為38KHZ，555輸出波形如圖72所示。圖72 555振蕩器波形校準圖下圖73為我們在調(diào)試過程中，為了更直觀地比較輸入輸出的信號關(guān)系，所測得的555輸出波形和紅外發(fā)射管的發(fā)射波形圖。圖 73 38KHZ信號輸入與輸出波形對比在載波電路和發(fā)射電路都調(diào)試好后，接下來我們調(diào)試信號的調(diào)制部分，這部分調(diào)制信號主要控制555的RST端，當調(diào)制信號輸入為高電平時則555輸出38KHZ載波，當輸入為低電平時，則555被復(fù)位即輸出也為低電平；其具體的波形圖如圖74所示。圖74 信號的調(diào)制波形為了使接收端接收到的信號與發(fā)送端信號相位保持一致，我們在發(fā)射端加上74HC04非門來對信號反相，測得的單片機發(fā)送數(shù)據(jù)和調(diào)制信號的輸出波形如圖75所示。 圖75 發(fā)送信號與調(diào)制輸出波形圖發(fā)射部分調(diào)試好了以后，接下來就可以將發(fā)射與接收進行聯(lián)調(diào)，下圖76就是系統(tǒng)信號的調(diào)制發(fā)射與接收號圖。圖76 調(diào)制發(fā)射和接收解調(diào)波形上圖可以看到當發(fā)射信號的頻率為38KHZ時，則解調(diào)輸出就為低電平；不是這一頻率信號時，則解調(diào)輸出就為高電平。這與理論分析是相吻合的。最后就是測試發(fā)送信號與接收信號是否存在相位差，如果相位差過大就會導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)不能在單片機中正確處理。其實前面之所以要在發(fā)射端加上一級非門對信號進行反相，也就是為了使接收到的信號與發(fā)射信號步調(diào)一致。如果這一步測試也成功，則硬件通信部分的調(diào)試就基本上順利完成了。下圖77就是我們測試到的發(fā)送與接收信號波形圖。圖77 發(fā)送信號和接收信號波形圖 從圖上可以看到，發(fā)送信號在接收端基本上無失真的被還原出來了，這代表著整個系統(tǒng)的核心部分—紅外通信調(diào)試成功。相對與上面的兩個模塊來說液晶調(diào)試比較簡單，我們只要調(diào)節(jié)背光的分壓變阻器，當看到液晶顯示出現(xiàn)灰色點狀陣列就可以了。 軟件調(diào)試在硬件調(diào)好的基礎(chǔ)上，借助與簡單的軟件進行級聯(lián)調(diào)試。在簡單數(shù)據(jù)傳輸正常的情況下，逐漸增大軟件的功能。在軟件調(diào)試中最好先調(diào)試顯示部分，因為后面的數(shù)據(jù)接收正確與否只有通過顯示部分才能得知，接下來就分別調(diào)試溫度采集、紅外發(fā)射接收、報警等部分；下面具體分析系統(tǒng)與PC機通信測試，數(shù)據(jù)傳輸情況如圖72所示。圖72 PC機串口通信調(diào)試 由圖可知，首先主機向PC機發(fā)送聯(lián)系信號“41”，PC機接收到“41”后向主機發(fā)送應(yīng)答信號“42”，主機接收到“42”后，則顯示“OK”表示接收正常。否則會繼續(xù)聯(lián)系。在圖中看到PC也接收到了“42”這個信號，這是由于PC機的串口工作在全雙工狀態(tài)，所以它會接收到自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，但在兩個單片機之間進行無線通信時，可以采用軟件屏蔽的方法來避免此種現(xiàn)象的發(fā)生。接下來主機開始發(fā)送模式命令3333分別代表模式3，從機必須發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答信號，否則主機便會一直發(fā)送命令。本次測試中發(fā)送模式2的應(yīng)答信號，因此系統(tǒng)工作在主機發(fā)送，PC接收的狀態(tài)；從上圖中可以看到中間一段數(shù)據(jù)63 00 00 08 0E不斷重復(fù)；其實這就是接收到的溫度數(shù)據(jù)。63：表示一組溫度數(shù)據(jù)的標志位；00：表示是第一路溫度數(shù)據(jù)；00：表示溫度的正負；00E分別為溫度數(shù)據(jù)的整數(shù)和小數(shù)部分；計算算式為（符號）(OE+08*)=+，及接收到的溫度為+。并且溫度數(shù)據(jù)實時顯示，非常正確?？傊?，從硬件的調(diào)試過渡到軟件的調(diào)試和軟硬的混合調(diào)試，直到整個系統(tǒng)工作正常為止。 性能測試在系統(tǒng)工作正常的情況下，進行系統(tǒng)的性能測試。本系統(tǒng)是基于紅外線的無線傳輸系統(tǒng)，主要注重于傳輸?shù)木嚯x、速率和誤碼率。所以在測試系統(tǒng)性能時，圍繞這三項指標來進行。分別改變傳輸速度和距離，測試系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的準確率。具體測試結(jié)果如表71所示。表71 系統(tǒng)性能測試通信距離（m）傳輸速率（bps）系統(tǒng)工作情況11200正常2400正常4800有誤碼31200正常2400正常4800誤碼率較大51200正常2400正常4800不能通信71200正常2400有誤碼4800不能通信91200有誤碼2400誤碼率較大4800不能通信除了能正確數(shù)據(jù)傳輸外，本系統(tǒng)還具有以下功能特點：準確檢測主從、機當?shù)丨h(huán)境溫度的能力；具有自動搜索一組數(shù)據(jù)校驗位的功能，這樣即使被什么東西擋住了，當重新通信時可以自動找到溫度數(shù)組的頭字節(jié)；超時出錯報警功能，當由于某種原因促使一段時間內(nèi)接收不到信號，則系統(tǒng)會自動報警來提示通信不暢；通過串口可以與PC機進行通信，則這樣可以實現(xiàn)PC機對遠程溫度的無線監(jiān)控，非常具有實用價值。通過上面的測試后，可以對系統(tǒng)的性能有一個大概的了解。下面就測試結(jié)果做一個簡要分析：關(guān)于傳輸距離；本系統(tǒng)無誤碼傳輸距離的最大值為7m（速率為1200bps的情況下），為什么不能傳的更遠呢?我們知道傳輸距離的遠近和發(fā)射功率有直接關(guān)系；由于本系統(tǒng)采用5V電源供電，紅外管的發(fā)射功率較小；另一方面由于通過紅外管的電流太大會將管子燒壞；所以通過的電流不能太大，這兩方面都限制了紅外的發(fā)射功率，及將傳輸距離也被限制。關(guān)于傳輸速率：由測試知道當傳輸數(shù)率為4800bps時，即使通信距離很近，誤碼率還是會很高；關(guān)于這個問題主要是由于載波的原因。因為在接收端使用的是38KHZ的一體化紅外接收頭，這就要要求發(fā)送的載波信號也必須為38KHZ,也就是在一位發(fā)送數(shù)據(jù)中只有8個周期的載波，由于載波太少，當在傳輸過程中受到外界干擾時。當有幾個載波受到干擾時這樣就會造成很大的誤碼率；例如有1個周期的載波受干擾，出錯率為1/8=；而當傳輸數(shù)率為1200bps時，出錯率只有1/16=,這樣就減小了一半，所以通信的速率不能太高。8 結(jié) 論現(xiàn)階段，紅外無線數(shù)據(jù)通信發(fā)展非常迅猛，它可以廣泛運用于軍事保密通信、家用電器遙控、工業(yè)控制等領(lǐng)域。本文中所介紹的應(yīng)用于單片機的紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用單片機本身具有的串行通信功能，替代紅外通信中的編碼、解碼，從而在軟件上大大減少了系統(tǒng)的設(shè)計時間。并且通過單片機串口通信具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點，實現(xiàn)了通信雙方非接觸式的數(shù)據(jù)傳送。正是基于此前體下，在4個多月的時間里，主要完成以下任務(wù)：（1）設(shè)計的紅外無線通信系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了預(yù)期的目標和要求，系統(tǒng)能實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集、數(shù)據(jù)的調(diào)制與解調(diào)、紅外線的發(fā)射與接收、雙向通信、與PC機進行信息交互、超時出錯報警、液晶實時顯示模式與數(shù)據(jù)等功能。（2）理論知識的學習，主要包括：對單片機串口通信進行了學習和研究，為本次系統(tǒng)的通信軟件設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)；研究TS1620液晶的控制時序；通過液晶的實時數(shù)據(jù)顯示，讓系統(tǒng)具有更好的人機交互界面。研究DS18B20溫度傳感器的控制方式，這樣為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了有意義的數(shù)據(jù)來源。（3）在各項電路理論研究的基礎(chǔ)上，使用protel軟件進行原理圖的設(shè)計，然后根據(jù)原理圖進行PCB的排板和布線，并最終將電路板制作出來進行硬件調(diào)試。（4）根據(jù)設(shè)計好的硬件電路，使用C語言編寫系統(tǒng)軟件，其中主要包括數(shù)據(jù)的串口通信控制、DS18B20溫度采集控制、TS1620液晶顯示控制部分。（5）在系統(tǒng)軟硬件設(shè)計好以后，進行整個系統(tǒng)的功能測試，主要測試項目有：通信距離、傳輸速率、誤碼率；最后，根據(jù)出現(xiàn)的問題進行系統(tǒng)優(yōu)化，讓系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。通過本次系統(tǒng)的設(shè)計，我學到了很多以前沒有接觸過的知識和方法，深刻體會到以下幾點：（1）一定要要把基礎(chǔ)理論知識弄清楚，因為很多復(fù)雜的電路，其本質(zhì)都是由基本的電路構(gòu)成。所以，在進行理論設(shè)計之前，最好把以前學過的數(shù)電、模電、高頻、通信等知識再溫習一遍。（2）要學會分析問題和解決問題，因為理論和實踐有時會存在很大的差距，所以當出現(xiàn)問題時，一定要正確的分析問題所在地?？梢韵蚶蠋熀陀薪?jīng)驗的同學請教，他們獨到的見解有時讓自己恍然大悟。（3）正確掌握實驗儀器的使用，對系統(tǒng)的調(diào)試是非常有幫助的。其主要的儀器有單片機仿真器、燒錄器、數(shù)字示波器等。雖然本系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了預(yù)期的功能，但仍然存在一些不足，主要有以下幾個方面：（1）由于本系統(tǒng)采用5V直流電源供電，紅外發(fā)射管功率較小，其有效傳播距離在6m7m左右。為提高其有效距離，可采用發(fā)射管前外加透鏡聚焦的辦法。這樣可以減少紅外線的散射，增加傳輸距離；（2）紅外傳播具有角度較小的特點，其方向性較強，帶來相應(yīng)的缺點是接收時必須使收發(fā)對管在一定的接收范圍內(nèi)，給實際操作帶來一定的困難。為克服以上不足，我們對接收對管進行改進，采取“多—多”的模式，即多發(fā)射管對應(yīng)多接收管。增大紅外線的接收面積，提高接收精度，以及使用價值。致 謝本系統(tǒng)的順利完成，主要得力于我們的指導(dǎo)老師老師，從論文的選題到設(shè)計中所做的每一個工作步驟，陳老師都給予了全力的關(guān)懷和支持。在課題進行期間，導(dǎo)師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、敏銳的洞察力、活躍的學術(shù)思想、積極進取的敬業(yè)精神和雷厲風行的工作作風，一直激勵著我們開拓進取和攻克難關(guān)。這次畢業(yè)設(shè)計的完成也與陳老師的不斷指正與鼓勵是分不開的，同時也是他給我提供了理論與實際結(jié)合的環(huán)境與平臺，在此，在此表示崇高的敬意和衷心的感謝。在此，還要特別要感謝的有四位同學，在這次畢業(yè)設(shè)計過程中他們給我提供了很多的幫助和支持，讓我明白了很多調(diào)試的技巧；感謝我的師兄師弟以及同班同學，他們在生活與學習中都給予了我很多幫助，與他們之間的交流使我受益匪淺。感謝所有關(guān)心、幫助過我的老師、同學和朋友們。最后還要感謝我的父母和家人，他們?yōu)槲姨峁┝肆己玫谋Ｕ鲜刮夷茼樌瓿蓪W業(yè)，他們多年來默默的支持和殷切的希望，是我不斷前進的動力。參考文獻[1][M].電子工業(yè)出版社，2004.[2]馬全喜，李曉慧，[M].機械工程出版社，2006.[3]謝維城，[M].清華大學出版社，2006.[4]張大明 [M].機械工業(yè)出版社，2006.[5]肖景和，[M].人民郵電出版社，2003.[6]曹雪虹，[M].清華大學出版社，2004.[7]周立功 （三）[M].北京航空航天大學，2006.[8]曹志剛，[M].清華大學出版社，1992.[9]李光飛，[M].北京航空航天大學出版，2004.[10]李廣第，（修訂本）[M].北京航空航天大學出版社，2001.[11][J]. 電子科技 2005，8（總第 191 期）,2005:4754.[12][J]. 《工業(yè)控制計算機》，2004，17（7）,2004:2931.[13][J].中國水運，2007，7（5），2007：138141.[14]高新華,陳在鋒,江秀臣,曾 奕. 一種新穎的單片機紅外數(shù)據(jù)通信接口軟硬件實現(xiàn)[J]. 《工業(yè)控制計算機》，2004，17（12）,2004:4546.[15]John Robert Barry, Wireless Communication Using NonDirected Infrared Radiation. PhD Dissertation. University of California at Berkeley, 1992 [16]Fritz R. Gfeller and Urs Bapst, Wireless InHouse Data Communication via Diffuse Infrared Radiation. Proceedings of the IEEE. Vol. 67, No. 11, November 1979 [17]Jo