红外光通信论文

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛设计报告红外光通信装置（F题）【本科组】目录1系统方案比较与论证31.1主控器的方案设计论证31.2显示模块31.3温度传感器31.4数模转换器41.5模数转换41.6低功耗控制电路41.6.1掉电保护41.6.2低功耗设计52理论分析与设计52.1红外通信的特点52.2红外通信的原理62.2.1原理介绍62.2.2原理框图62.3红外发射装置的实现72.3.1装置流程图72.3.2发射机电路图82.3.3系统硬件设计82.4红外接收装置的实现102.4.1装置流程图102.4.2接收电路图112.4.3模块硬件设计122.5创新部分132.5.1

2、含有中继的装置流程图132.5.2总流程图133测试方案与测试结果143.1声音效果的测试143.2传输距离的测试143.3数字信号和温度测试153.3.1温度测试153.3.2接收延迟的测试153.3.3信号电压测试154总结165参考文献176附件一：总电路图187元件清单表19摘要系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块构成。输入语音信号产生电路发岀电信号，通过发送系统转化为光信号发送，通过接收系统接受光信号并将其转化为电信号，再通过喇叭将其重新转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。本系统核心控制器采用STC12C5A60S2单片机，通过单片机的编译

3、码程序来实现红外信号的收发，所以需要再经过一个分压式共射电路适当放大信号,并通过红外LED发送管转化为光信号发送。信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出音乐。利用放大器LM386,可以得到100倍左右的增益。关键字：STC12C5A60S2编译码LM386放大器1系统方案比较与论证1.1主控器的方案设计论证方案一:采用FPGA作为系统主控器。FPGA规模大，集成度高，体积小,但价格高，编程实现难度大。方案二：釆用现在比较通用的51系列单片机。处理速度较慢，I/O资源较少，程序存储空间小。方案三：采用完全兼容MCS-51的STC12C5A60S2单片机，新

4、增两级屮断优先级，多一个外中断，内置EEPROM,512B内存等。速度快8-12倍，2路PWM,抗干扰强。片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件，价格便宜，应用范围广，功能强大，高速运转，低功耗，强抗静电。片上I/O口资源丰富，拓展功能齐全。结合题冃的要求，STC12C5A60S2单片机的特点与实际的竞赛需求，本系统选用方案三STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，实现整个系统的调节控制。1.2显示模块方案一：采用1602液晶屏。1602是字符型液晶，显示字母和数字比较方便，控制简单，成本较低方案二：采用12864液晶屏。其可显示汉字和字符，但是价格

5、比较贵，.K速度比1602慢方案三：采用数码管显示。该方案成本低廉，显示温度明确醒目，不足的地方是电路较为复杂综合以上分析，本设计选择方案一。1.3温度传感器本系统采用的是DS18B20温度传感器。其具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，只要一根通信线，就可以挂很多这样的数字温度计，十分方便，并且只要求一个端口即可实现通信，在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。在实际应用中不需要外部任何其他元器件即可实现测温。1.4数模转换器由于压力传感器输出电压信号小，所以A/D转换模块包括了前端放大电路和A/D转换器，A/D转换器我们选用16位的AD7705能

6、够很好的达到要求的精度。用几型滤波电路实现DA模拟。1.5模数转换STC12C5A60S2单片机采用内部AD模块采集信号。1・6低功耗控制电路1.6.1掉电保护在单片机工作时，供电电源如果发生停电或瞬间停电，将会使单片机停止工作。待电源恢复时，单片机重新进入复位状态，停电前RAM中的数据全部丢失，这种现彖对于一些重要的单片机应用系统是不允许的。在这种情况下，需要进行掉电保护处理。掉电保护具体操作过程如下。单片机应用系统的电压检测电路检测到电源电压下降时，触发外部中断(INTO或INT1),在中断服务子程序中将外部RAM中的有用数据送入内部RAM保存。因单片机电源入口的滤波电容的储

7、能作用，可以有足够的时间来完成中断操作。备用电源自切换电路屈于单片机内部电路。它由两个二极管组成,当电源电压高于VPD引脚的备用电源电压时，VD1导通，VD2截止，单片机由电源供电；当电源电压降到比备用电源电压低时，二极管VD1截止，VD2导通，单片机由备用电源供电［⑴。备用电源只为单片机内部RAM和专用寄存器提供维持电流，这时单片机外部的全部电路因停电而停止工作，时钟电路也停止工作，CPU因无时钟也不工作。当电源恢复时，备用电源还会继续供电一段时间，大约10ms,以确保外部电路