基于单片机的红外无线耳机装置研究与设计

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1、基于单片机的红外无线耳机装置研究与设计张英平，张明丹，韩影(吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000)摘要:针对现有红外耳机的稳定性差、性能较低、易受干扰等弊端，设计了一款红外无线耳机装置．该装置是以红外光为载波传递音频信号的光电传输系统，由发射部分和接收部分组成．微控制器采用STC89C52单片机，配合AD9851、LM386和DAC0832控制音频信号的调制和解调．实验结果表明，该红外耳机系统稳定，控制灵活，辐射范围较大，信号较强，音量可调．一个红外发射可以有多个红外接收．关键词:红外通信;无线耳机;单片机中图分类号:TP368文献标识码:A文章编号:1674-3873-(

2、2014)04-0074-03本系统主要由音频检测模块、单片机与AD9851构成的编码调制模块、红外发射模块、单片机与D/A转换构成的解调解码模块、音频信号放大模块及耳机组成．(1)音频检测模块和编码调制模块音频信号的输入检测实现非常简单，是在信号输入端口串联一只10μF电容，之后传送至单片机与AD9851构成的编码调制模块，电路如图2所示．该编码调制模块的功能是产生45kHz，Vpp不大于500mV的正弦信号，用作载波信号，对音频信号进行调制，其输出给发射电路．0引言在无线技术中，红外通信是目前应用最广泛的通信形式，红外传输技术已非常成熟．本文基于这种通信形式，设计了一款基于单片机

3、的红外无线耳机，这款耳机可以不受时间和地点的限制，随时随地的使用，还可以方便的去掉耳机线．同时，这款耳机可以实现音频信号的较远距离传递，其控制灵活，调试起来比较容易．红外无线耳机的硬件系统设计设计采用调频发射方法实现红外无线耳机［1-3］，结构框图如图1所示．在音频信号的调制与发射部分，通过单片机与AD9851构成的DDS电路，对音频信号进行编码调制，随后驱动红外发射管发射．在音频信号的接收与解调部分，通过红外管接收头进行接收，将其输出信号经过单片机和D/A转换进行解码，使解调波还原成模拟信号，经过放大后输出给耳机［3-4］．1图2音频信号检测及编码调制电路(2)红外光发射模块由红外

4、线发光二极管特性，配合以8050三极管的放大特性，将已调制好的音频信号转换为红外光信号，经放大处理后发射出去．电路如图3所示．该电路采用共发射极基本放大器，具有电流放大作用，图1采用调频发射方法的红外无线耳机结构框图收稿日期:2014-09-06基金项目:吉林省科技发展计划基金项目(201205075)第一作者简介:张英平(1976-)，女，吉林省公主岭市人，现为吉林师范大学信息技术学院讲师，硕士．研究方向:智能控制．·74·输出带负载能力强，起到了阻抗变换、隔离缓冲的作用，使信号在传输时不易失真．为了增大红外发射管的辐射区域，在三极管的集电极串联两个红外线发光二极管D1和D2．图5

5、采用单片机与DAC0832组成的解调解码电路图3由红外发光二极管和8050三极管构成的红外光发射电路(3)红外光接收模块利用光敏二极管的特性接收红外光信号，配以LM386的放大特性，来接收发射端发射过来的信号，而后输出给解调解码模块，电路如图4所示．设计中的LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中．图6采用TDA2030的音频放大及耳机电路利用TDA2030进行功率放大，它具有体积小，输出功率大，失真小等特点．功率放大器内含多种保护电路，工作安全，可靠性高，主要有短路保护，热保护，地线偶

6、然开路，电源极性反接以及负载泄放电压反冲等保护作用．与普通电路相比较有更好的散热效果，即使温度超过时，也不会对器件产生影响［4-7］．2红外无线耳机的软件程序设计经过分析，软件编程共分为两个部分，第一个是音频信号的编码调制，第二个部分是对音频信号的解调解码．这两个部分分别用单片机进行控制，要根据电路图来编写程序对单片机的接口进行控制［8-10］．其流程图如图7中(a)和(b)所示．3系统调试与测试结果经调试发现，在红外光发射电路中，由于红外光图4由光敏二极管和LM386组成的红外接收电路(4)信号的解调解码模块该模块采用单片机与D/A转换器对接收到的信号进行转换，然后用软件程序实现滤

7、波，得到带宽约为200kHz的解调解码信号，电路如图5所示．(5)音频放大及耳机模块为了进一步提高对耳机的驱动能力，采用TD2030集成功放电路构成音频放大器，其特点是:集成度高，外围元件少，音质好，电路如图6所示．发射管的辐射角一般在60°左右，所以安装时要使用两个红外发射管，增大辐射范围，并且使它们辐射范围有所重叠，从而信号加强．测量发射信号的波形时，发现信号有失真，经过检查，是电路中元器件引脚的虚焊引起的．在红外接收和解调解码过程中，经过几次滤波程序