2013年电子设计大赛报告f题

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛红外光通信装置(F题)【本科组】时间：2013年9月7日7摘要：为了满足红外光通信装置的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定。设计以瑞莎R5F100LEA和AT89S52作为控制核心，并采用红外光信道，利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，以高速AD/DA作为系统的采集、还原信号的装置，以18B20温度传感器作为温度感应模块，加以外围电路组成的红外光通信在特定的程序下实现语音传递的功能。基于瑞莎R5F100LEA、18B20、

2、红外发送头、红外接收头、高速ADDA等的控制电路能够实现对红外光通信装置的整体控制；电路部分与机械部分的有机结合在特定程序下经过多次的调试便能实现红外光通信的功能。本设计具有系统体积小、稳定度好、精度高、线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。关键字：红外光通信装置；瑞莎R5F100LEA；AT89S52；高速AD/DA；18B207目录1设计要求31.1任务31.2要求31.2.1基本要求31.2.2发挥部分32系统方案设计与论证42.1控制器的选择42.2通信模式选择52.3红外收发器

3、的选择52.4数模转换器的选择62.5电源模块62.6最终方案73系统理论分析与计算74系统硬件设计73.1总体设计73.2电机驱动电路的设计73.3电源模块电路的设计73.4控制电路73.5光电传感器电路75软件程序的设计74.1总体流程图76系统调试75.1测试数据75.2测试结果分析77结论78参考文献7附件一7附件二771设计要求1.1任务设计并制作一个红外光通信装置。1.2要求1.2.1基本要求(1)红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距

4、离为2m，如图1所示。图1红外光通信装置方框图(2)传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为300~3400Hz。(3)接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为800Hz单音信号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V。不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V，采用低频毫伏表(低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz)测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V。如果接收装

5、置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。(4)当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。1.2.2发挥部分(1)增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过10s。温度测量误差不超过2℃。语音信号和数字信号能同时传输。7(2)设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信距离2m，如图2所示。语音通信质量要求同基本要求(3)。图2红外光通信中继转发装置方框图中继转发节点采用5V直流单电源供电，电路见图3。串接的毫安表用来

6、测量其供电直流电流。图3中继转发节点供电电路(3)在满足发挥部分(2)要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。(4)其他。2系统方案设计与论证2.1控制器的选择方案一：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有2567bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个IO口，2个16位可编程定时计数器。3个16位的定时器/计数器，全双工串行口，片内晶振及

7、时钟电路，且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序，操作方便简单。方案二：采用瑞莎R5F100LEA作为主控制器。R5E100LEA是一个内置乘除法器和乘加器低功耗、高性能的16位单片机，有64KB的内存、4KB的RAM，速度也很快，能够满足题目要求的速度，而且体积很小，下载程序方便，价格便宜，操作也十分的方便。从设计的总体方便，操作精确来看，我们选用方案一和方案二的结合，采用瑞莎R5F100LEA和来作为系统的主控系统。2.2通信模式选择方案一：输入的语音信

8、号经过处理转换成数字信号，将数字信号送到红外发射电路，经过电路的调剂转换成红外信号在空中成熟，然后红外接收电路收到该红外信号，经过该电路的解调，将此红外信号还远成可被单片机或其他处理系统处理的信号，在由单片机或其他处理系统内部处理得到原来的数据编码，方案效率高方便。方案二：将模拟的语音信号经过发射装置直接发送出去，通过模拟的电压信号的强弱转换成光强，接收端通过接收到的光的强度变化，再将信号转换成模拟电压信号或电流信号，得到信号跟发射的信号的变化规律，来实现通信，这种方式实现简单，噪声干扰小，适合