課程設(shè)計 微型計算機的紅外接口與通信

摘要：重點研究微型計算機的短距離紅外無線通信技術(shù)，設(shè)計紅外接口和數(shù)字錄音接口電路，并編寫相應(yīng)的程序，實現(xiàn)消息、文本和語音數(shù)據(jù)的紅外無線發(fā)送與接收。紅外發(fā)射管光電接收管各一個實驗箱一臺電阻電容導(dǎo)線若干進一步掌握高檔微機的匯編語言程序設(shè)計方法。進一步掌握微機常用接口電路的工作原理和使用方法。掌握微機紅外接口電路的設(shè)計與調(diào)試方法。掌握微機數(shù)字錄音電路的設(shè)計與編程方法。掌握微機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗头椒?。掌握微機軟件，硬件系統(tǒng)綜合設(shè)計的基本方法。完成微機紅外接口的軟件設(shè)計與硬件調(diào)試完成微機文件數(shù)據(jù)的紅外無線傳輸(自發(fā)自收)完成微機語音數(shù)據(jù)的紅外無線傳輸(自發(fā)自收)在達到以上要求的基礎(chǔ)上可以繼續(xù)實現(xiàn)雙機通信或多機通信。二.實驗內(nèi)容(一)微機紅外接口的設(shè)計與調(diào)試先編程實現(xiàn)文本和圖形文件的讀出(顯示)和保存；再通過紅外接口編程實現(xiàn)文本和圖形文件的短距離無線發(fā)送和無線接收。(三)微機語音數(shù)據(jù)的紅外無線傳輸設(shè)計并調(diào)試一個數(shù)字錄音接口電路，其中包括A/D轉(zhuǎn)換電路和D/A轉(zhuǎn)換電路，先編程實現(xiàn)語音信號的輸入和保存和讀出回放，再通過紅外接口編程實現(xiàn)語音信號的短距離無線發(fā)送和無線接收，并且回放出聲音。目前，微型計算機的短距離連接大都還是有線(電纜)連接，這往往造成麻煩和不便。而無線連接和好地解決了這一問題，帶來了方便。目前主要的短距離無線聯(lián)接技術(shù)有紅外通信技術(shù)和藍牙技術(shù)。紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進行接收，就構(gòu)成它的特點是保密性強，息容量大，結(jié)構(gòu)簡單，既可以是室內(nèi)使用，也可間的保密通信，但在野外使用時易受氣候的影響。視距直線傳播，方向性視)方式和Diffuse(漫射)方式。在LOS方式下，通訊具有很強的方向性，紅外通訊的最大特點在于它替代了設(shè)備與設(shè)備之間傳統(tǒng)的線纜連接，進而擺脫了不同平臺設(shè)備連接時對于特制接口的要求，使得跨平臺設(shè)備間的數(shù)技術(shù)是一種正在發(fā)展中的短距離無線連接技術(shù)，它直接面對可以提供電路交換和分組交換兩種技術(shù)，以提供不同場合的應(yīng)用。在同步工作狀態(tài)下，一個組數(shù)據(jù)包可以占用一個或多個時隙，最多可達5個。BLUETOOTH可以同時在異步條件下支持語單和數(shù)據(jù)傳輸。重要系統(tǒng)參數(shù)BLUETOOTH技術(shù)，目前主要是以滿足美國FCC的要求為目標(biāo)。對于在其他國家的應(yīng)用，需要做一些變動，如發(fā)射功率和頻帶，可以做一些適應(yīng)性調(diào)整。BLUETOOTH10規(guī)范已公布的主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)如表1所示?？偨Y(jié)：紅外無線接入技術(shù)和藍牙技術(shù)都是短距離的無線接入技術(shù)，而且都表1BLUETOOTH技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)工作頻段ISM頻段，2.402-2.480CHz雙工方式全雙工，TDD時分雙工業(yè)務(wù)類型支持電路交換和分組交換業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率非同步信道速率非對稱連接721Kbps/57.6Kbps,對稱連接432.6Kbps同步信遵速率功率跳頻頻率數(shù)79個頻點/IMHz跳頻速率1600次/秒工作模式數(shù)據(jù)連接方式面向連接業(yè)務(wù)SCO,無連接業(yè)務(wù)ACL糾錯方式1/3FEC,2/3標(biāo)FEC,ARQ鑒權(quán)采用反應(yīng)邏輯算術(shù)信道加密采用0位、40位、60位密鑰語音編碼方式連續(xù)可變斜率調(diào)制CVSD發(fā)射距離一般可達10cm-10m,增加功率情況下可達100m四.實驗步驟軟件方面：程序如下1.編一簡單程序使8250A重復(fù)送出同一個字符代碼。初始化程序如下：Mova1,283;初始化程序movdx,280h;送波特率因子mova1,0bh2.字符發(fā)送程序如下：check:movdx,285h;狀態(tài)寄存器outal,1bhdx,a13.字符接收程序如下：movedi,offsetmybuffer2;接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)jnzjzjmpinvokeSetWindowText,hEdit2,ADDRmybuffer2finish:......4.文本文件發(fā)送和接收程序文本文件的發(fā)送程序只要將字符發(fā)送程序中hEdit1改為hEdit,并且將字符接收程序中的hEdit2改為hEdit。5.錄音程序設(shè)計實現(xiàn)語音的錄入、存儲，再能讀取和回放等功能。錄入和回放程序如下：錄音部分：delayprocnear;延時子程序pushjzpopdx,2B3hdx,al;設(shè)8253通道0工作方式0;寫入計數(shù)器初值;設(shè)8255的A口為輸入放音部分：jedone3jenextjenextpushjbeal,clal,0fhal,39hpop;置數(shù)據(jù)區(qū)首地址為DI;置數(shù)據(jù)區(qū)首地址為SI;從數(shù)據(jù)區(qū)取出數(shù)據(jù);放音;延時jmploopljmploopmovdx,283h;初始化movdx,283hck:;發(fā)送jnznexttowjzcknexttow:;接收jmpckfinish:invokeSendMessage,hRi紅外接口脈沖發(fā)射和接收的接口電路如圖3、4所示：baud圖3紅外脈沖發(fā)射接口電路C74加74T_Mn:叫藍早五.軟硬件調(diào)試1.全面檢測各元器件的好壞，發(fā)現(xiàn)問題及時更換，這將直接影響實驗成敗。2.編一簡單程序使8250輸出一字符代碼。通過示波器雙蹤觀察8250的有關(guān)輸出信號。,在8250的sout腳查看波形，根據(jù)不同的字符ASCII碼，示波器3.連接紅外接口脈沖解調(diào)接收電路。改變字符代碼，調(diào)試紅外接口脈沖解調(diào)接收電路。用示波器檢查解調(diào)接收電路輸出波形是否正確。這時要用到雙蹤示波器，上下兩個方波呈現(xiàn)的波形應(yīng)一致，只是由于傳輸時延，接受到的信號4.以上步驟成功后，依次進行單機自發(fā)自收；通過紅外發(fā)送并接收文本文件：利用masm32提供的現(xiàn)成程序生成窗口，通過修改它的原始程序，逐步完成換等步驟，然后在它的文本框內(nèi)輸入一些字母或英文，按發(fā)送按鈕就能實現(xiàn)5.語音信號的自發(fā)自收類似于文本的自發(fā)自收。先將語音信號通過數(shù)字錄音接口電路的MIC輸入并保存為文件，顯示在文本框內(nèi)的是其轉(zhuǎn)換代碼，選擇發(fā)送將語音信號通過紅外發(fā)送到本機，可以看到文本框接收到一串字符，在啟故障診斷與排除實驗又是一個重要的實驗環(huán)節(jié)，對學(xué)生邏輯思維能力與推理1.示波器無法顯示波形或有雜波：原因是探頭損壞，更換示波器探頭后正常顯示。2.發(fā)送字符程序啟動后，示波器沒有顯示出相應(yīng)的方波：經(jīng)各個節(jié)點的調(diào)試原3.自發(fā)自收時接收波形沒有與發(fā)射波形一一對應(yīng)：原因?qū)Ь€接觸不好，更換導(dǎo)4.發(fā)送文本成功而接收時沒波形顯示：拔掉電容，由導(dǎo)線替代后正常顯示。七.改進措施通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制(PWM)和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制(PPM)兩種方法。本系統(tǒng)采用的為永時市制方法。數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇?zhèn)刃ｒ灥腞S232通信，首先產(chǎn)生一個同步頭，然后接著8位數(shù)據(jù)比特，硬件電路設(shè)計。復(fù)費率電能表系統(tǒng)可分為手持遙控器和復(fù)費率電能表兩部分.手持遙控器為發(fā)射部分，其基本電路如圖2所示。采用塑封的SE303ANC一發(fā)射二極管，波長為940nm。CPU按照協(xié)議規(guī)定導(dǎo)通或特定頻率的發(fā)射信號，這里選用的頻率為38.9kHz。復(fù)費率電能表紅外接收部分的基本電路如圖3所示。接收管采用日本光電子公司的PIC-12034,其接收頻輸出低電平，否則輸出為高電平。電能表部分采用的是51系列單片機，以中斷方式檢測接收信號。這里的非門對收信號起整形作用。隔的37.9kHz脈沖串信號控制發(fā)射管的通斷。在發(fā)射端，CPU不斷掃用的是4×4的小鍵盤，正如和0~F編碼對應(yīng)，為了提高可靠性，采用最簡單的糾錯編碼--將每位數(shù)重復(fù)發(fā)送一次，即和鍵盤數(shù)字對應(yīng)的編碼為00~FF。這樣，一個鍵值要發(fā)送8比特。接收端接收滿8比特信號后，再進行糾錯處理，不正確斷是0還是1。如果定時器溢出，則清除本次接收的號碼，恢復(fù)到接收初始狀態(tài)。計數(shù)值來判斷發(fā)送比特，一般采用硬判決，即取0和1比特時寬