单片机(两种方案)红外收发器.doc

第一种方案 课程设计题目：简单红外收发器 指导教师：xx 学号：07032xxxx 学生：XX 目 录 一、设计任务与设计要求 2 1.1设计任务 2 1.2设计要求 2 二、设计的目的意义和主要功能 2 2.1 设计的目的意义 2 2.2 主要功能 2 三、设计方案 2 3.1 总体方案 2 3.2 工作原理 3 四、系统硬件设计 5 4.1 红外发射硬件设计 5 4.2 红外接收硬件设计 8 五、系统软件设计 9 5.1 发射模块 9 5.2接收模块 11 5.3调试 11 六、心得体会 11 参考文献 12 附图.1 发射模块电路图 13 附图.2 接收模块电路图 15 附.3 程序清单 16 一、设计任务与设计要求 1.1设计任务 利用单片机、红外线以及外围接口电路（键盘接口和显示接口电路) 实现数据的收发。 1.2设计要求 1. 应用MCS-51单片机设计简单红外收发器； 2. 选用红外发射、红外接收器，红外发射、接收距离≥10M; 3. 硬件设计 根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理,器件的作用,分析和计算过程； 4. 软件设计 根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单； 5. 原理图设计 根据所确定的设计电路，利用Protel或EWB等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。 二、设计的目的意义和主要功能 2.1 设计的目的意义 训练学生综合运用已学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。 简单红外收发器是在红外遥控的基础上，利用红外线进行点对点的数据通信装置。目前，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它是把红外线作为载体的遥控方式。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、信息传输可靠、易实现，同时，由于采用红外线收发器件时，工作电压低、功耗低、外围电路简单等优点，因此，被诸多电子设备，特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。 2.2 主要功能 1.红外线传输，实现较长距离（(10M）的数据收发； 2.实现接收到的数据进行显示。 三、设计方案 3.1 总体方案 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统主要由发射模块与接收模块两部分组成。发送模块先由键盘操作键值，以二进制信号的形式，传送给单片机，然后单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收模块普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头(如HS0038，它接收红外信号频率为38KHz，周期约为26us)接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再传送给单片机，经单片机解码并由数码管显示接收到的数据。系统的构成框图如图.1。 图.1 红外收发器系统的构成框图 3.2 工作原理 3.2.1 二进制的编码 本设计系统采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码，可由发送单片机来完成。用图2(a)表示二进制信号中的高电平‘1’，其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度均等于0．26ms，相当于lO个26 的宽度；用图2(b)表示二进制信号中的低电平‘0’，其特征是脉冲中高电平的宽度等于0．26ms，而低电平的宽度是高电平的二倍，等于0．52ms，相当于20个26 的宽度。上述lO个和20个脉冲宽度还可适当调整，以适应不同数据传输速度的需要。 3.2.2 二进制的调制 二进制信号的调制仍由发送单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率为38KHz的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为38KHz的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。如图3所示，A是二进制信号的编码波形，B是频率为38KHz(周期为26us )的连续脉冲串，c是经调制后的间断脉冲串(相当于C=A×B)，用于红外发射二极管发送的波形。图3中，待发送的二进制数据为101。 3.2.3 二进制的解调 二进制信号的解调由一体化红外接收头HS0038来完成，它把收到的红外信号(图4中波形D，也是图3中波形C)经内部处理并解调复原，输出图4中波形E(正好是对图3中波形A的取反)，HS0038的解调可理解为：在输入有脉冲串时，输出端输出低电平，否则输出高电平。一体化红外接收头HS0038的外部结构如图5所示，1脚GND接电源地，2脚VCC接+5V，3脚OUT为数据输出端(TTL电平，反相输出)，可直接与单片机相联。 3.2.4 二进制的解码 二进制信号的解码由接收单片机来完成，它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码，还原出发送端发送的数据。如图4，把波形E解码还原成