红外光通信装置设计论文

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1、《红外光通信装置（F题）》设计报告设计：李晓帅孙月张久银2013-09-071.系统方案31.1总体方案31.2实施方案31.2.1载频发生电路31.2.2音频输入31.2.3调频发射电路3调频发射电路，主要是对输入的音频信号进行调制，来产生PWM信号，再通过红外发射管将载有音频信号的PWM信号发射出去，PWM比较器可以选择常用的LM339，为了提高LM339的输出电压上升沿的速率，采用跟随器上拉电路，其中电阻可以选择10K，二极管可以选择1N4148，晶体管可以选择s9014。为了改善驱动能力，在每一路输出接有缓冲器，可以选用高速CMOS的反相器MC7

2、4HC04A，对于发射管选用普通的红外对管发射管。31.2.4红外接收电路31.2.5脉冲放大输出电路41.2.7音频放大电路42.理论分析与计算52.1通信原理分析52.1.1红外通信原理5信号的通信就是是将信号变换为信道信号并发射，包括调制、放大、滤波等。接收系统是将信息从接收到信号中还原出来，主要包括解调、滤波等。5红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体。本次设计中，通过信号发送端将音频信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理进行解调，还原为二进制数字信

3、号后输出。通过三角载波来实现信号调制的脉宽调制（PWM），实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输。52.1.2音频信号调制与发射52.1.3音频信号接收与解调52.2计算52.2.1红外发射管串联电阻52.2.2红外接收管输出信号标准53.程序设计54.测试方案与测试结果74.1测试方案74.2测试结果74.3测试结果分析71.系统方案1.1总体方案设计采用调频发射方法实现红外光通信功能，结构框图如图1所示。载频发生电路调频发射电路音频输入解调电路音频放大电路图1红外光通信装置结构框图红外光通信装置主要分为发射与接收两个部分，发

4、射端采用调频方法将音频信号进行调制，接收端利用D类放大器的数字化放大电路实现音频信号的解调与初级放大，最后通过音频放大电路进行音频功放，从而驱动耳机、扬声器等发声部件，还原出音频信号。1.2实施方案1.2.1载频发生电路载频发生电路产生45KHz正弦信号，Vp-p不大于500mV，用于调制音频信号。此部分有两种设计方案：第一，采用NE555电路实现，完全使用硬件电路搭建；第二，采用AD9851构成的DDS模块结合MCU实现。在制作过程中，因为NE555电路搭建耗时费力，加之元件准备不够充分，不能高效率制作出载频发生电路；并且在备件过程中，准备了DDS模块

5、，且对其有较为深入的了解，外围电路熟悉，调试顺利，载频信号输出稳定可靠，故此，采用DDS模块结合MCU的方式制作载频发生电路。1.2.2音频输入音频输入部分采集音频信号，直接使用改制的音频线将音频信号引入系统，转接入调频发射电路。1.2.3调频发射电路调频发射电路，主要是对输入的音频信号进行调制，来产生PWM信号，再通过红外发射管将载有音频信号的PWM信号发射出去，PWM比较器可以选择常用的LM339，为了提高LM339的输出电压上升沿的速率，采用跟随器上拉电路，其中电阻可以选择10K，二极管可以选择1N4148，晶体管可以选择s9014。为了改善驱动能

6、力，在每一路输出接有缓冲器，可以选用高速CMOS的反相器MC74HC04A，对于发射管选用普通的红外对管发射管。1.2.4红外接收电路音频信号经过调制后得到一组PWM信号，为了将音频信号解调，首先要完成红外通信，需要对红外发射管发射出来的PWM音频信号进行接收，本设计通过普通红外对管接收管接收，由于脉冲放大电路采用的是H桥互补对称输出电路，驱动信号应为两组PWM波，并且一组反向，驱动能力也应该满足开关管的工作要求，这里PWM正向信号，可以直接利用接收的PWM脉冲信号，另一组对称的反向信号也可以通过选用高速CMOS的反相器MC74HC04A完成，从而得到两

7、组输出级驱动信号。1.2.5脉冲放大输出电路为了将音频信号输出放大，本设计采用H桥互补对称输出电路，并且选用VMOSFET管来搭建H桥，要求导通电阻要小，开关速度快，开启电压小，输出功率，5伏电源供电时，8Ω负载时输出功率不大于1W，属于小功率输出，可选用功率相对较小，输入电容较小，容易驱动的开关管，IRFD9120和IRFD120VMOS的参数能够满足上述要求，通过四个CMOS开关管搭建H桥输出电路，进行对PWM音频信号进行放大输出。1.2.6解调电路脉冲放大电路输出的实际上是经过脉冲宽度调制的脉冲串，并不是真正意义上的模拟信号，用这个信号驱动扬声器，

8、虽然扬声器的机械运动惯性可以起到滤波作用，在听觉上与模拟信号差别不大。但实际上仍