用89C51单片机控制红外线通信接口电路设计..doc

山西电子技术 应用实践 2009 年第 2 期 文章编号:1674-4578(2009)02-0019-04 用 89C51 单片机控制红外线通信接口电路设计 肖春芳 (湖北宜昌三峡电力职业学院 ,湖北宜昌 443000) 摘 要:通过采用 89C51 单片机, TSA L6238 红外线发射管, T O SP1738 红外接收模块, N E555 定时器, 以及 LED 发光二极管和双位七段数码管等器件, 实现了系统的发射、接收以及数据显示功能。 关键词:单片机;红外线;串行通信 中图分类号:T P368.7　　文献标识码:A  　　在通信系统中, 常利用非电信号来传递控制信号和数 据, 以实现遥控或遥测的功能红外通信, 具有控制简单、实施 方便, 传输可靠性高的特点, 是一种较为常用的通信方式。 红外通信利用 950 nm 近红外波段的红外线作为传递信息的 媒体, 发送端采用脉时调制方式, 将二进制数字信号调制成 某一频率的脉冲序列, 并驱动红外发射管以光脉冲的形式发 送, 接收端将收到的光脉冲转换成电信号, 再经过放大、滤波 处理后送给解调电路, 还原为二进制数字信号后输出。  红外接收端的工作过程, 首先进行光电转换, 将红外脉 冲信号变为电信号, 经过适当的频域均衡后进行码元判决, 码元判决电路是接收器设计的核心部分。 由于信号采用红 外无线进行穿社, 其电平变化范围较大, 所以码元判决电路 必须是自适应的。 接收的信号经自适应码元判决后变成数 字信号, 再进行适当的解码转换为差分信号进入计算机网卡 的信号输入端。 (3)通信信道  1 系统的总体构成 红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的 红外通信系统采用红外光传输及无限工作机制, 其组成 空间。 由于自然光及人工光源等背景光信号的介入, 信号源 结构主要包括红外发射器 通信信道 红外接收器三大部分 以及发射、接收设备中电学或光学噪声的影响, 红外无线数 : , , 组成。 字通信在某些场合的通信质量较差, 需要采用信道编码技术 (1)完成信号的电光变换并向空间发射红外脉冲 来提高抗干扰能力。 红外发射器的关键是红外发光二极管和响应的驱动电 在红外线通信系统中, 由于红外发射器的发射功率较 路。 红外发光耳机光首先要满足其调制带宽大于信号的频 小, 而且信号采用红外线进行传输, 易受外界环境的影响, 这 谱宽度, 保证通信线路畅通。 此外发光二极管的发射波长应 些因素导致了红外接收器的信号很弱, 并且电平变化范围较 与接收端的光电探测器(选用硅光二极管)的峰值响应相匹 大。 因此, 低噪声的前置放大器设计和自适应的码元判决电 配, 最大程度地抑制背景杂散光干扰, 现阶段一般选用 780 nm 路是必须的。 低噪声的前置放大器一般选用输入阻抗较高 ～ 950 nm 的红外波段进行数字信号传输。 由于红外无线通 的场效应管放大器, 并要求带宽大, 增益高, 噪声低, 干扰小, 信系统的信噪比与发射功率的平方成正比, 所以适当提高红 频率响应与信道脉冲响应匹配。 自适应的码元判决电路能 外发射器的发射功率, 并采用空间分集、全息漫射片等可使 自动跟踪输入信号电平的变化, 得到最佳的阈值电平, 并根 发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率, 提高 据此阈值电平对信号进行判决, 将其变换为数字电平之后进 通信质量。 其原理图如图 1 所示。 行解码, 恢复原始信号。 同时, 为了滤去低频噪声及人为干 扰采用带通滤波器 , 为了与调制特性匹配并消除码间干扰 图 1 红外发射器原理框图 常采用均衡技术, 为了获得较大的光接收器工作范围及瞬时 视场采用球形光学透镜。 这些措施都是将有利于红外无线 (2)红外接收器 通信质量的提高。 红外接收器包括红外接收部分以及后续的信号采滤波、 判决、量化、均衡和解码等其原理框图如图 2 所示。 2 红外串行通信接口电路设计 单片机控制的红外通信系统主要有红外发射器, 红外接 收器, 以及单片机 89C51 三部分组成, 单片机本身并不具备 红外通信接口, 可以利用单片机的串行接口与片红外发射和 图 2 红外接收器结构框图 接收电路, 组成一个单片机控制系统的红外串行通信接口。 收稿日期:2008 -12 -26 作者简介:肖春芳(1963-), 女 , 高级讲师, 研究方向:电子应用技术。 20 山 西 电 子 技 术 2009 年  2 .1 发射部分设计 红外发送电路包括脉冲振荡器、三极