红外光通信装置

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1、摘要本系统采用TI公司生产的M430F169作为控制芯片,设计并制作了一套红外通信装置，具有低功耗，性能优的特点。其中硬件电路由红外发射模块，中转模块，及红外接收模块构成，红外发射及接收模块按照题目要求采用普通的红外发射管和红外接收装置，用自身功耗低，更新内链增益可调整，电源电压范围大的音频集成功放LM386实现音频信号的放大,通过在发射端前加一个凸透镜，实现红外光在接收端的汇聚，达到了声音模拟信号可以在4米范围内传输，而无明显失真的目的。软件部分用M430F169作为主控部分设计了一套程序，在发射端用温度传感器DS18B20接收温度信号，经单

2、片机将温度信号处理后发给接收端，并在接收部分用LCD1602在显示当前温度，延时很短，基本达到了题目的全部要求。关键词：M430F169红外发射红外接收LM386LCD16028一：系统方案设计本着题目要求设计，系统可由五个部分组成：红外传输模块、中继转发模块、红外接收模块、控制系统模块、显示模块。系统设计框图如图1所示：图1：系统设计框图传输的语音信号用直径为3.5mm的音频插孔线路输入，经集成运放LM386将音频信号放大后以模拟信号的形式传到中转部分，再传达接收端。同样，在接收端也用集成运放LM386将音频信号放大后由扬声器传出。控制系统模

3、块用M430F169单片机作为主控芯片，显示模块采用LCD1602液晶屏在接收端显示温度，使用发光二极管提示接收端接收信号状态。二：方案的比较与论证2.1红外光通信方式选择方案一：先将音频模拟信号调制为数字信号，通过红外发射管将数字信号发出，接收端通过红外光接收模块接收信号，经过解调电路解调，将数字信号转变为模拟信号，最后将得到的音频模拟信号通过扬声器播放。方案二：将音频模拟信号经过功率放大后直接通过红外发射管发射，红外接收管接收到信号后，再经过功率放大直接将信号传给扬声器，将声音播放。考虑到将声音模拟信号调制成数字信号，再解调成模拟信号存在失

4、真问题，并且调制解调的过程复杂，不易操作，因此选择方案二。2.2音频放大器选择方案一：使用OP07作为音频放大器。OP07同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。但是，它的缺点是线性区间太小，单电源供电。方案二：使用LM386作为音频放大器。LM386是专为低功耗电源所设计的功率放大器集成电路，内建增益20倍。通过引脚间电容的搭配，增益可达200倍。8LM386可用电池供电，它具有静态功耗小、外围元件少、失真低、工作电压范围宽（4V-12V）、具有

5、电压增益可调等优点。由于本设计中要用到音频专用放大器，并且要求减少失真，同时足以驱动小喇叭，采用LM368就可以实现，所以选择方案二。2.3单片机控制方案选择方案一：采用STC89C52单片机，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器， 32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，价格低廉，资料齐全。方案二：采用M430F169单片机。M430F169单片机是16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器。自带12位A/D，有5

6、种省电模式，且有51系列单片机不具有的片内比较器。具有低功耗，运行速度快的优点。在实际测试中发现，用M430F169更容易实现温度信号的实时传输，因此选择方案二。三：理论分析与设计实现3.1红外发射模块前端采用音频插孔线路输入音频信号，经过LM386实现功率放大。如果不进行功率放大，模拟信号强度太弱将无法驱动红外管，LM386内置的增益为20，如果在芯片1脚和8脚增加适当的电阻和电容，增益可达到200。输入的音频信号，在经过电容滤波之后，将直流信号滤去，输入LM386将功率放大可以驱动红外管向外发射红外光。原理如图2：图2：红外光发射模块电路图

7、83.2中继转发模块中继转发的作用是通过改变光路，达到使通信方向改变90°的效果。这一模块需要既能接受从红外发射管发射的红外信号，又能向红外接收模块发射红外信号，在这个模块中，红外发射管和红外接收管要呈90°的位置关系，才可以实现通信方向的改变。设计中采用红外接收管接收红外发射装置发来的音频信号，经过LM386进行功率放大驱动红外发光管发射，传给90°方向2m之后的红外接收装置。这样就能实现信号转发。3.3红外接收模块采用红外接收装置接收传来的音频模拟信号，由于凸透镜的作用，基本可以保证传来的信号不失真。在红外接收装置接收到音频信号后，将信号通

8、过集成功率放大器LM386进行功率放大，最后传给扬声器进行音频信号的输出。原理图如图3：图3：红外光接受模块电路图3.4温度传感器模块温度传感器模块采