紅外通信電路

1、紅外通信基本原理 紅外通信是利用950nm近紅外波段紅外線作為傳遞信息媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時(shí)調(diào)制（PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖形式發(fā)送出去；接收端將接收到光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。 簡而言之，紅外通信實(shí)質(zhì)就是對二進(jìn)制數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道調(diào)制解調(diào)器。PC提示請看下圖:2 紅外通信接口硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)本身并不具備紅外通信接口，但可以利用單片機(jī)串行接口與片外紅外發(fā)射和接收電路，組成一個(gè)應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)紅外串行通信接

2、口，如圖1所示。 2.1 紅外發(fā)送器 紅外發(fā)送器電路包括脈沖振蕩器、驅(qū)動(dòng)管T1和T2、紅外發(fā)射管D1和D2等部分。其中脈沖振蕩器由NE555定時(shí)器、電阻（R1、R2）和電容（C1、C2）組成，用以產(chǎn)生38kHz脈沖序列作為載波信號；紅外發(fā)射管D1和D2選用Vishay公司生產(chǎn)TSAL6238，用來向外發(fā)射950nm紅外光束。 22 硬件電路 接口電路如圖4所示，J1為紅外發(fā)射接收電路的發(fā)射信號和接收信號接口，可以用1 0Pi ns排線直接和SPCE061A的10B高8位相連，通過SPCE061A的IOB8輸出38kHz的調(diào)制波，IOB8輸出TimerA PWM脈寬調(diào)制輸出。載波圖如圖3所示。

3、紅外信號的調(diào)制主要有兩種，一種是脈寬調(diào)制(PWM)，一種是通過脈沖串的時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制(PPM)，本文采用的方法是PPM。 61板是這個(gè)系統(tǒng)的控制核心，紅外發(fā)射管選用的是由Visay公司生產(chǎn)的TSAL6238，用來發(fā)射940nm的紅外光束，發(fā)射電路主要由電阻電容三極管和紅外發(fā)射管組成，串行碼的發(fā)送主要由TimerA定時(shí)器，IOB8編程為第二功能是由TimerA控制輸出占空比可調(diào)的脈寬調(diào)制信號APWM0，產(chǎn)生38kHz的載波信號，如圖5是38kHz的調(diào)制波。串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)的串行輸出端TXD送出并驅(qū)動(dòng)三極管，利用兩個(gè)紅外發(fā)射管將38kHz的載波信號以光脈沖的形式向外發(fā)送。串行碼為1

4、時(shí)，打開輸出，為0時(shí)，關(guān)閉APWM0輸出(輸出低電平)。用TimerB控制脈沖寬度。紅外發(fā)送器工作原理為：串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)串行輸出端TXD送出并驅(qū)動(dòng)T1管，數(shù)位“0”使T1管導(dǎo)通，通過T2管調(diào)制成38kHz載波信號，并利用兩個(gè)紅外發(fā)射管D1和D2以光脈沖形式向外發(fā)送。數(shù)位“1”使T1管截止，紅外發(fā)射管D1和D2不發(fā)射紅外光。若傳送波特率設(shè)為1200bps，則每個(gè)數(shù)位“0”對應(yīng)32個(gè)載波脈沖調(diào)制信號時(shí)序，如圖2所示。PC提示請看下圖:2.2 紅外接收器 紅外接收電路選用Vishay公司生產(chǎn)專用紅外接收模塊TSOP1738。該接收模塊是一個(gè)三端元件，使用單電源 5V電源，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、

5、輸入靈敏度高、對其它波長（950nm以外）紅外光不敏感特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。 TSOP1738工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到載波頻率為38kHz脈沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再由前放大器和自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大處理。然后，通過帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后信號由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)。最后，由輸出級電路進(jìn)行反向放大輸出。 為保證紅外接收模塊TSOP1738接收準(zhǔn)確性，要求發(fā)送端載波信號頻率應(yīng)盡可能接近38kHz，因此在設(shè)計(jì)脈沖振蕩器時(shí)，要選用精密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。再有，發(fā)送數(shù)位“0”至少要對應(yīng)14個(gè)載波脈沖，這就要求傳送波特率不能超過2400bps。利用上述紅外收發(fā)電路構(gòu)成紅外信道最大通信距離為8m。PC提示請看下圖:3 紅外通信軟件設(shè)計(jì) 3.1 通信方式 考慮到紅外光反射原因，在全雙工方式下發(fā)送信號也可能會(huì)被本身接收，因此紅外通信需采用異步半雙工方式，即通信某一方發(fā)送和接收是交替進(jìn)行。這里設(shè)置單片機(jī)串行口采用方式3通信；通信數(shù)據(jù)格式為每幀11位，包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗(yàn)位和1位停止位；片內(nèi)