基于89c51单片机控制的红外通信设计

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1、研究与开发机电工程技术2!"00"7#年第$36%卷第&12!期基于89C51单片机控制的红外通信设计陈爱文(扬州环境资源职业技术学院,江苏扬州225127)摘要:由89C51单片机的数据采集系统和红外通信系统组成,结合了TSAL6238红外发射管,TOSP1738红外接收模块,NE555定时器,以及LED发光二极管和双位七段数码管等器件,实现了系统的发射、接收以及数据显示功能。关键词:单片机;红外线;串行通信中图分类号:TN929.1文献标识码:A文章编号:1009-9492(2007)12-0084-051前言自然光及人工光源等背景光信号的介入,信号源以及发在很多单片

2、机应用系统中,常常利用非电信号来传送射/接收端设备中电学或光学噪声的影响,红外无线数字控制信号和数据信息,以实现遥控或遥测的功能,红外通通信在某些场合的通信质量较差,需要采用信道编码技术信具有控制简单、实施方便,传输可靠性高的特点,是一来提高抗干扰能力。种较为常用的通信方式,实现单片机系统红外通信的关键③接收器部分:信道中的光信号由光接收器部分实现在于红外接口电路的设计和程序的编写。光电变换,为了消除噪声以及码间干扰,需要加入滤波和均衡等环节。2系统的总体构成(3)红外发射器(1)红外通信的基本原理完成信号的电光变换并向空间发射红外脉冲。红外发红外通信是利用950nm近红

3、外波段的红外线作为传递射器的关键部件是红外发光二极管(LED)和相应的驱动信息的媒体,即通信信道。发送端采用脉时调制(PPM)电路。红外LED器件首先要满足其调制带宽大于信号的频方式,将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列,并谱宽度,保证通信线路畅通。此外LED的发射波长应与接驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去,接收端将收到收器端的光电探测器(一般选用硅光二极管)的峰值响应的光脉冲转换成电信号,再经过放大、滤波处理后送给解率相匹配,最大程度地抑制背景杂散光干扰,现阶段一般调电路进行解调,还原为二进制数字信号后输出。换句话选用780～950nm的红外波段进行数字信号传输

4、。由于红外说,红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制和解无线通信系统的信噪比与发射器发射功率的平方成正比,调,以便利用红外进行传输,红外通信接口就是针对红外所以适当提高红外发射器的发射功率,并采用空间分集、信道的调制解调器[1]。全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施(2)红外通信的组成来降低误码率,提高通信质量。红外光发射器的原理框图红外通信系统采用红外光传输及无线工作机制,其组如图1所示。成结构主要包括:(4)红外接收器①发射器部分:需要传输的信号经数字化(采样及量红外接收器包括红外光接收部分以及后续的信号采化)后,一般需要进行基带调制和传输调制,有时

5、还要进行信号源压缩编码,采用所得的电信号驱动电光变换电路来完成红外脉冲发射。②通信信道:红外无线数字通信的信道泛指发射器图1红外发射器原理框图与接收器之间的空间。由于收稿日期:2007-09-1784机电工程技术2!0""07#年第$36%卷第1&!2期研究与开发样、滤波、判决、量化、均衡和解码等。其具体的原理框益高,噪声低,干扰小,频率响应与信道脉冲响应匹配。图如图2所示。自适应的码元判决电路能自动跟踪输入信号电平的变化,在红外接收器端,首先进行光电转换,将红外脉冲信得到最佳的阈值电平,并根据此阈值电平对信号进行判决,号变为电信号。经过适当的频域均衡后进行码元判决,码将

6、其变换为数字电平之后进行解码,恢复成原始信号。同时,为了滤去低频噪声及人为干扰需采用带通滤波器;为了与调制特性匹配并消除码间干扰常采用均衡技术’为了获得较大的光接收器工作范围及瞬时视场常采用球形光学透镜。这些措施都将有利于红外无线通信质量的提高。图2红外接收器结构框图3硬件电路设计单片机控制的红外通信系元判决电路是接收器设计的核心部分。由于信号采用红外统主要有红外发射器,红外接收器,以及89C51单片机三无线进行传输,其电平变化范围较大,所以码元判决电路部分组成,单片机本身并不具备红外通信接口,但可以利必须是自适应的。接收的信号经自适应码元判决后变成数用单片机的串行接口与

7、片外的红外发射和接收电路,组成字信号,再进行适当的解码转换为差分信号进入计算机网一个应用于单片机系统的红外串行通信接口。卡的信号输入端。(1)红外发射部分的设计在红外无线通信系统中,由于红外发射器的发射功率红外发送器电路包括脉冲振荡器、三极管和红外发射较小,而且信号采用红外线进行传输,易受外界环境的影管等部分。其中脉冲振荡器由NE555定时器、电阻(R1、响,这些因素导致了红外接收器接收到的信号很弱,并且R2)和电容(C1、C2)组成,用以产生38kHz的脉冲序电平变化范围较大。因此,低噪声的前置放大器设计和自列作为载波信号;