【正文】 阻可以控制 U1B的最大輸出電壓。通過前后兩圖比較，發(fā)現(xiàn)輸出波形往下移動(dòng)，即輸出電壓偏置在減小。調(diào)節(jié) R5，得到圖 。 圖 偏置及放大電路 具體調(diào)節(jié)方法： 通過調(diào)節(jié) R8的電阻，使第一個(gè)運(yùn)放同向端電壓變大。 信號(hào)調(diào)節(jié)電路 為運(yùn)放NE5532 構(gòu)成的一個(gè)偏置電路和反相放大電路，如圖 所示。后面的 2 個(gè)運(yùn)放也起到了放大電壓的功能。 MIC 調(diào)理電路采用 NE5532 運(yùn)算放大器， NE5532 單位增益帶寬 10MHz，壓擺率 9 V/ms，輸入噪聲低，適于放大低頻小信號(hào) 。該電路輸入阻抗高，抗干擾能力強(qiáng)。 圖 發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖 下面通過論述各個(gè)電路功能與原理，來介紹紅外光通信系統(tǒng)的發(fā)射部分。功率放大模塊采用集成功率放大器 TDA2021 將語音信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，為喇叭提供足夠的功率。紅外通 信模塊內(nèi)部自動(dòng)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，保證接收的精確性。紅外發(fā)光管驅(qū)動(dòng)使用 PNP 型三極管 8550 構(gòu)成放大電路，給發(fā)光管提供合適的電流，提高信號(hào)發(fā)射功率，保證通信距離 2m 的要求。 （ 2） 紅外發(fā)射裝置由 STM32F103ZETT6片內(nèi) AD設(shè)計(jì)的 A/D轉(zhuǎn)換 部分 、 溫度采集部分和 紅外 發(fā)射驅(qū)動(dòng) 電路組成。 圖 系統(tǒng)總體方案框圖 （ 1） 語音信號(hào)采集處理模塊由信號(hào)采集及 前置模擬信號(hào)調(diào)理 電路組成。 Altium Designer 的主要功能包括 :原理圖設(shè)計(jì) ,印刷電路板設(shè)計(jì) ,FPGA 的開發(fā) ,嵌入式開發(fā) 等等 。該平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了 FPGA 設(shè)計(jì)功能和 SOPC 設(shè) 計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。這套軟件通過把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、 PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新 的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。本設(shè)計(jì)采用的 Altium Designer 是一款優(yōu)秀硬件電路設(shè)計(jì)平臺(tái)。 Altium Designer 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)中除了利用 STM32 平臺(tái)現(xiàn)有的資源，還需設(shè)計(jì) 前置 模擬信號(hào)調(diào)理電路 、紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng) 電路 才能完成發(fā)射信息的 工作。比如，在本系統(tǒng)中用綠燈亮滅表示正在發(fā)送溫 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 12 度信號(hào)。 （ 4） 板上的電源模塊 開發(fā)板上有 5V的電源輸入輸出接口，通 過接通可以使 STM32工作，亦可以引線給后續(xù)電路作為電源。各通道的 A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。片內(nèi)的 12位 ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口， 2個(gè)功能。 開發(fā)板的一個(gè)復(fù)用接口 DTH11接口 ，該接口由4個(gè) 鍍金排孔組成，可以用來接 DS18B20/DS1820等數(shù)字溫度傳感器。 在調(diào)試程序的過程中利用 JTAG/SWD調(diào)試方法既縮短調(diào)試時(shí)間，又便于調(diào)試，方便 檢錯(cuò)。 （ 1） JTAG/SWD 這是 ALIENTEK戰(zhàn)艦 STM32開發(fā)板板載的 20針標(biāo)準(zhǔn) JTAG調(diào)試口（ JTAG），該 JTAG口直接可以和 ULINK、 JLINK或者 STLINK等調(diào) 試器（仿真器）連接，同時(shí)由于 STM32支持 SWD調(diào)試，這個(gè) JTAG口也可以用 SWD模式來連接。 圖 MCU部分原理圖 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 11 本系統(tǒng)所用到的硬件介紹 為了實(shí)現(xiàn)紅外光通信系統(tǒng)發(fā)射部分的功能，用到了許多 STM32開發(fā)板的功能。 SDIO接口。CAN接口（ ）。 5個(gè) USART接口（ ISO7816接口， LIN， IrDA兼容，調(diào)試控制）。 2個(gè) 16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng) DAC。 2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立看門狗和窗口看門狗）。 （ 9） 最多多達(dá) 11個(gè)定時(shí)器： 4個(gè) 16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有 4個(gè) IC/OC/PWM或者脈沖計(jì)數(shù)器。 最多高達(dá) 112個(gè)的快速 I/O端口：根據(jù)型號(hào)的不同，有 26， 37， 51， 80，和 112的 I/O端口，所有的端口都可以映射到 16個(gè)外部中斷向量。片上集成一個(gè)溫度傳感器。 （ 7） 2個(gè) 12位的 us級(jí)的 A/D轉(zhuǎn)換器（ 16通道）： A/D測(cè)量范圍： V。 （ 6） DMA： 12通道 DMA控制器。為 RTC和備份寄存器供電的 VBAT。帶校準(zhǔn)用于 RTC的 32kHz的晶振。內(nèi)部 40 kHz的 RC振蕩電路。 416MHz的晶振。 （ 3） 時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理： I/O接口的驅(qū)動(dòng)電壓。 （ 2） 存儲(chǔ)器：片上集成 32512KB的 Flash存儲(chǔ)器。 STM32103系列 特點(diǎn)： （ 1） 內(nèi)核： ARM32位 CortexM3 CPU，最高工作頻率 72MHz， 。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K到 128K的閃存，不同的是 SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。按性能分成兩個(gè)不同的系列： STM32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列 。該芯片的配置十分 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 9 強(qiáng)悍，并且還帶外部總線（ FSMC）可以用來外擴(kuò) SRAM 和連接 LCD 等，通過 FSMC驅(qū)動(dòng) LCD，可以顯著提高 LCD的刷屏速度 。如 SigmaTel 公司的 USBIrDA 橋 STIr4200，實(shí)現(xiàn) IrDA 與 USB 的接口信號(hào)和協(xié)議轉(zhuǎn)換 【 8】 。主要的產(chǎn)品有 HP 公司的HSDL700 Microchip 公司的 MCP21 TI 公司的 TIR1000 等； 紅外收發(fā)器：用于發(fā)送和接收紅外線信號(hào)的器件，主要是集成了紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管 。由于 Windows 操作系統(tǒng)已經(jīng)全面支持紅外協(xié)議，通過紅外適配器可以方便的與紅外設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接。目前的大多數(shù)筆記本和掌上電腦都配有紅外線接口，但在臺(tái)式計(jì)算機(jī)上使用紅外接口多都需要擴(kuò)展紅外線接口。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別是 SIR 和 FIR 的低功耗版本 【 7】 。更重要的是它支持多 點(diǎn)連接，其他的 IrDA 規(guī)范都只支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。在 4Mbps 通信速率下其傳輸距離可以達(dá)到 4 米，在更低速率下傳輸距離可以達(dá)到 8 米。 VFIR 設(shè)備兼容 SIR 和 FIR 設(shè)備。只有通信雙方都支持 FIR 的 4Mbps 速率時(shí)，才將通信速率設(shè)定在 4Mbps。 FIR 的數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 4Mbps。是由于它基于 UART， SIR 的成本較低。 SIR 的實(shí)現(xiàn)基于 UART，是在計(jì)算機(jī)的 UART 上擴(kuò)展紅外線編譯碼器和紅外收發(fā)器構(gòu)成的。 IrDA Control 的傳輸距離為 8 米，傳輸速度為 75Kbps【 6】 。而 IrDA Control 則主要用于與人機(jī)接口設(shè)備（ HID）通信，如鍵盤、鼠標(biāo)器等。 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 6 Irda 標(biāo)準(zhǔn) IrDA 標(biāo)準(zhǔn)主要分為兩種類型，即“ IrDA Data”和“ IrDA Control”。 Irda 是一套層疊的專門針 對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)紅外通信的協(xié)議 【 4】 。紅外協(xié)議棧與 TCP/IP 協(xié)議棧一樣 ,管理整個(gè)通信過程。 IrDA 目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。 IrDA 的不足在于它是一種視距傳輸， 2 個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技 術(shù)只能用于 2 臺(tái)（非多臺(tái)）設(shè)備之間的連接。由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。 IrDA 的主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備，如 PDA、手機(jī)上廣泛使用。 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 5 第 2 章 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與接口器件 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 紅外線接口的標(biāo)準(zhǔn)由 IrDA（ InfraRed Data Association，紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)）制定的，現(xiàn)在很多資料和書籍上都稱紅外線接口為 IrDA。第五章論述了紅外通信系統(tǒng)發(fā)射部分的軟件設(shè)計(jì)。第三章簡(jiǎn)要介紹了 STM32平臺(tái)和 Altium Designer。傳輸距離達(dá)到 2m，并有中繼轉(zhuǎn)接部分，完成信號(hào)傳輸方向 90 度的變換。發(fā)射部分要使輸入端的 MIC、 音樂和正弦波形 3種模擬信號(hào)正確傳輸，并要求輸出端收到的聲音無明顯失真。 但 因?yàn)?紅外通信具有通訊距離短， 在 通訊過程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷、傳輸速率較低等的缺點(diǎn)，主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸 。 紅外通信的特點(diǎn) 紅外通 信 技術(shù)是目前被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持 ，其主要特點(diǎn) ： （ 1） 通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)； （ 2） 主要是用來取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接； （ 3） 新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)； （ 4） 小角度（ 30 度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)； （ 5） 傳輸速率較高，目前 4M 速率的 FIR 技術(shù)已被廣泛使用， 16M 速率的 VFIR 技術(shù)已經(jīng)發(fā)布 【 3】 。國內(nèi)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在總體技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)、后續(xù)電路、圖像處理軟件等方面。 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 3 目前國產(chǎn)紅外熱像儀的產(chǎn)品性能已經(jīng)基本接近進(jìn)口產(chǎn)品，但由于品牌影響力等原因，價(jià)格只是進(jìn)口產(chǎn)品的一半。 由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國紅外熱像儀市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到甚至超過20%，預(yù)計(jì) 2021 年中 國民用紅外熱像儀市場(chǎng)的需求量可以達(dá)到 億元。 目前我國軍隊(duì)中紅外熱像儀 應(yīng)用的相對(duì)較少，按照我國政府發(fā)布的《 2021 年中國的國防》白皮書，我國軍隊(duì)的人員數(shù)量為 230 萬人，如果未來我軍 10%的部隊(duì)裝備紅外熱像儀，則我國軍用紅外熱像儀市場(chǎng)容量就可達(dá)到 23 萬套，以每套 5萬元（目前大部份軍用紅外熱像儀實(shí)際售價(jià)遠(yuǎn)超過 10 萬元）來計(jì)算，其市場(chǎng)需求量可達(dá) 115 億元。 全球民用紅外熱像儀市場(chǎng)的供給和需求趨勢(shì) :由于紅外技術(shù)具有很高的軍用和民用價(jià)值，近年來國外主要廠家紛紛在核心器件及系統(tǒng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中加大投入和研發(fā)的力度。 基于單片機(jī)的紅外光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（發(fā)射部分） 2 根據(jù)國際光學(xué)學(xué)會(huì)（ SPIE）估計(jì)，目前全球軍用紅外熱像儀的實(shí)際年需求至少為 30 億美元。紅外成像制導(dǎo)技術(shù)是由美國人從 60 年代初開始研創(chuàng)。 簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器 【 1】 。接收 設(shè)備 將接收到的光脈 沖 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。 紅外 數(shù)據(jù) 通信 指的是兩臺(tái)設(shè)備之間通過紅外線進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N數(shù)據(jù)傳輸方式，一般采用 950nm 近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的 媒 介 。 關(guān)鍵詞：紅外通信； STM32 平臺(tái)； AD 采樣率；時(shí)分復(fù)用 II ABSTRACT Infrared munication technology is the short distance wireless munication technology is widely applied today. In this paper, on the basis of simple introduction to basic principle of infrared protocol, mainly discusses the STM32 platform to implement a set of infrared munication system is part of the working principle and implementation method. The infrared munication system launch part by the front a