紅外光通信裝置報(bào)告樣本

1、紅外光通信裝置（F題）摘要本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)語音與數(shù)據(jù)紅外傳輸系統(tǒng)，采用音頻口得到模擬語音信號，將單片機(jī)采集的室溫信號和音頻口采集的語音信號，進(jìn)行放大和整流降噪，并運(yùn)用紅外發(fā)射裝置。以紅外光為載體傳輸信號，傳送至接收端。經(jīng)過紅外接收器，實(shí)現(xiàn)語音與數(shù)據(jù)的傳輸。該系統(tǒng)由音頻信號放大器，單片機(jī)處理器，整流濾波器，紅外收發(fā)模塊與液晶等外設(shè)五個(gè)部分組成。經(jīng)測試，本系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了基本要求和部分發(fā)揮部分的要求，且性能穩(wěn)定，傳輸距離可達(dá)到2米以上，語音音質(zhì)好，功耗低，符合本次設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵字:紅外傳輸系統(tǒng)、音頻信號放大、單片機(jī)處理器AbstractThe design realized a voice and

2、 data transmission infrared system, the audio port by analog voice signals, collected by single room temperature signal and the audio port acquisition of speech signal, amplifying and rectifying noise reduction, and the use of infrared emission device. The infrared light is the carrier of the transm

3、ission signal, which is transmitted to the receiving end. Through the infrared receiver, to achieve voice and data transmission. The system is composed of five parts, such as audio signal amplifier, single chip processor, rectifier filter, infrared transceiver module and liquid crystal. After testin

4、g, the system fully realize the basic requirements and part of the requirements, and the performance is stable, the transmission distance can reach more than 2 meters, the sound quality is good, low power consumption, in accordance with the requirements of this design.Key words: infrared transmissio

5、n system, audio signal amplification, single chip processor目錄摘要- 1 -Abstract- 1 -一、 設(shè)計(jì)要求- 4 -二、 方案論證- 4 -1 .紅外發(fā)送方案- 4 -2. 紅外接收管選用- 6 -三、 單元模塊設(shè)計(jì)- 6 -1. 音頻接入電路的設(shè)計(jì)- 6 -2. 紅外發(fā)射電路的設(shè)計(jì)- 7 -3. 紅外接收電路的設(shè)計(jì)- 8 -4. 音頻功放模塊的設(shè)計(jì)（自主發(fā)揮部分）- 8 -5. 中繼電路的設(shè)計(jì)- 9 -四、 系統(tǒng)調(diào)試- 9 -五、 系統(tǒng)功能、指標(biāo)- 10 -六、 設(shè)計(jì)總結(jié)- 10 -參考文獻(xiàn)- 11 -附錄- 11 - 1

6、1 -1、 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一款紅外通訊裝置，可以傳送頻率范圍為3003400Hz的語音信號和數(shù)字信號2、 方案論證1 .紅外發(fā)送方案方案1：調(diào)幅 原理：紅外發(fā)送端發(fā)送固定頻率的紅外信號，利用聲音信號對紅外信號進(jìn)行幅度放大并調(diào)制發(fā)送。 優(yōu)點(diǎn)：方案簡單，純模擬電路即可實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)：1）抗干擾特性較差，很容易受外界光強(qiáng)影響。 2） 傳輸距離較近，距離變遠(yuǎn)后聲音變小，接收效果明顯下降，噪聲增大。 3）很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地?cái)?shù)字信號的功能。 方案2：調(diào)頻 原理：紅外發(fā)送端發(fā)送一定幅度的紅外信號，利用聲音信號對紅外信號的頻率進(jìn)行調(diào)制。 優(yōu)點(diǎn)：1）抗干擾性比調(diào)幅方案好 2）不怕信號衰減，傳輸距離比調(diào)幅方案遠(yuǎn)。 缺點(diǎn)：1

7、）調(diào)頻發(fā)送和調(diào)頻接收電路復(fù)雜，調(diào)試難度大。 2）很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地?cái)?shù)字信號的功能。方案3：數(shù)字調(diào)制方案原理：把聲音信號首先按照一定速率進(jìn)行AD采樣量化，然后把AD采樣值通過紅外發(fā)送給接收端，接收端再按照采樣速率進(jìn)行重現(xiàn)聲音。 優(yōu)點(diǎn)：1）因?yàn)閭鬏斶^程為數(shù)字信號，信號的抗干擾特性好，不怕信號遠(yuǎn)距離衰減。2）紅外傳輸?shù)臑閿?shù)字信號，所以可以把其他數(shù)字信號一起發(fā)送，從而達(dá)到同時(shí)傳送數(shù)字信號和聲音信號的功能。3）因?yàn)閭鬏數(shù)氖菙?shù)字信號，所以系統(tǒng)調(diào)試相對模擬電路可能會(huì)簡單些。 缺點(diǎn)：1）需要尋找可行的數(shù)字調(diào)制方案。2）該方式對單片機(jī)編程要求較高。綜上所述：我們采用方案1和方案3混合使用，在溫度傳輸信號上使用數(shù)字調(diào)制

8、，在聲音傳輸上使用調(diào)幅放大。2. 紅外接收管選用紅外發(fā)送二極管的發(fā)送頻率很高，可以達(dá)到500KHz以上。紅外接收二極管的工作頻率最高只有50KHz，當(dāng)頻率升高后輸出波形幅度急劇下降。紅外接收管的輸出波形不是方波，而變成了三角波。光敏三極管的接收頻率也可以達(dá)到500KHz以上，但是其已受干擾，距離變遠(yuǎn)后輸出波形急劇下降。 HS0038B紅外接收頭的載波頻率為38KHz，輸出為數(shù)字信號。但受模擬波干擾較大，很難收到準(zhǔn)確的數(shù)值。VS1838紅外接收頭的載波頻率同樣為38KHz，輸出為數(shù)字信號。有良好的抗干擾能力。測試結(jié)論：對于聲音模擬波的發(fā)送，我們采用紅外發(fā)送二極管，不用擔(dān)心擔(dān)心頻率問題。采用紅外接

9、收二極管，帶寬只有50KHz，需要搭建放大，濾波整形電路。對于溫度數(shù)字的發(fā)送，我們采用Vs1838紅外接收頭。不但可以減少模擬信號的干擾，還可以精確的收到溫度的數(shù)字信號，并且誤差不小于±0.5。3、 單元模塊設(shè)計(jì)1. 音頻接入電路的設(shè)計(jì)通過音頻口收到的聲音模擬波信號需經(jīng)過放大才可進(jìn)行紅外發(fā)送，本設(shè)計(jì)采用LM386進(jìn)行放大達(dá)到一定電壓，然后經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)送。2. 紅外發(fā)射電路的設(shè)計(jì)模擬信號的發(fā)射距離較近，2米的發(fā)射距離是本題的難點(diǎn)，5V供電難以達(dá)到目標(biāo)的距離，所以我們采用12V的發(fā)射電壓。通過100K的電位器改變偏置電流確定靜態(tài)工作點(diǎn)。3. 紅外接收電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)有四個(gè)接收頭，其中三

10、個(gè)接收聲音的模擬信號，另一個(gè)VS1838接收經(jīng)軟件調(diào)制的數(shù)字溫度信號，題目要求無法收到紅外信號時(shí)要有LED指示燈顯示，這里采用模擬電路控制LED的方法顯示。4. 音頻功放模塊的設(shè)計(jì)（自主發(fā)揮部分）采用LM1875集成功放芯片，放大功率后經(jīng)喇叭播放5. 中繼電路的設(shè)計(jì)4、 系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)多次調(diào)試，本設(shè)計(jì)性能良好，符合本次設(shè)計(jì)要求。5、 系統(tǒng)功能、指標(biāo)要求完成程度（1）紅外光通信裝置利用紅外發(fā)光管和紅外光接收模塊作為收發(fā)器件，用來定向傳輸語音信號，傳輸距離為 2m采用要求器件完成設(shè)計(jì)，有效距離達(dá)到兩米（2）傳輸?shù)恼Z音信號可采用話筒或3.5mm 的音頻插孔線路輸入，也可由低頻信號源輸入；頻率范圍為 30

11、03400Hz能使用音頻口，排針，以及信號發(fā)生器接入信號，符合題目要求（3）接收的聲音應(yīng)無明顯失真。當(dāng)發(fā)射端輸入語音信號改為 800Hz 單音信 號時(shí)，在 8電阻負(fù)載上，接收裝置的輸出電壓有效值不小于 0.4V。 不改變電路狀態(tài)，減小發(fā)射端輸入信號的幅度至 0V，采用低頻毫伏表 （低頻毫伏表為有效值顯示，頻率響應(yīng)范圍低端不大于 10Hz、高端不 小于 1MHz）測量此時(shí)接收裝置輸出端噪聲電壓，讀數(shù)不大于 0.1V。 如果接收裝置設(shè)有靜噪功能，必須關(guān)閉該功能進(jìn)行上述測試接收信號無明顯失真，有少許雜音，在8歐負(fù)載上電壓大于0.4V，調(diào)至0V時(shí)靜態(tài)噪音小于0.1V，滿足題目要求（4）當(dāng)接收裝置不能接收發(fā)射端發(fā)射的信號時(shí)，要用發(fā)光管指示。沒有信號時(shí)，有模擬電路控制發(fā)光LED指示發(fā)揮（1）增加一路數(shù)字信道，實(shí)時(shí)傳輸發(fā)射端環(huán)境溫度，并能在接收端顯示。 數(shù)字信號傳輸時(shí)延不超過 10s。溫度測量誤差不超過 2。語音信號和 數(shù)字信號能同時(shí)傳輸。數(shù)字信號和模擬信號能在不同信道中同時(shí)傳輸，溫度范圍±0.5發(fā)揮（2）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)紅外光通信中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，以改變通信方向 90°，延 長通信距離 2 m，如圖 2 所示。語音通信質(zhì)量要求同基本要求（3）。有紅外光通信中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),但效果差強(qiáng)人意,有效距離小