《高效低功耗红外通信系统的设计与测试》11000字.doc

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高效低功耗红外通信系统的设计与测试

内容提要随着社会和科技的发展，红外通信在我们的社会中有着不可替代的作用。然而，目前典型的红外通信系统中仍然存在问题，如传输效率低、功耗高、传输距离受限制等等。针对上述问题本文以STM32为核心结合NEC设计了一款低功耗红外通信系统，主要对系统进行硬件电路设计和软件编程，最后完成了相关的测试实验。该通信系统传输距离最大为8米，短距离传输时不受角度限制，在长距离传输时传输角度最大为30度。大量实验表明该系统质量高、成本低、速率快等优势，且很大程度上降低了功耗。

关键词：NEC协议；STM32单片机；红外通信；低功耗

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容提要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1红外通信系统研究背景意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3论文内容与章节安排 3

第二章系统硬件设计 5

2.1红外通信系统设计方案 5

2.2中央控制模块 5

2.3红外发射电路 6

2.4红外接收电路 6

2.5通信接口模块 7

2.6电源模块 8

2.7本章小结 8

第三章系统软件设计 9

3.1系统软件主流程 9

3.2红外通信协议 9

3.3红外发射流程图 10

3.4红外接收流程图 11

3.5本章小结 12

第四章系统调试与实验分析 13

4.1系统调试 13

4.2结果分析 14

4.2.1距离测试 14

4.2.2角度测试 14

4.2.3传输误码率测试 14

4.2.4传输障碍物测试 15

4.3本章小结 15

第五章总结与展望 16

5.1内容总结 16

5.2工作展望 16

参考文献 18

第一章绪论

1.1红外通信系统研究背景意义

红外通信作为一种较为方便的通信系统，在许多的领域都得到了广泛的应用。它主要是采用红外光作为通信介质在发射端与接收端实现数据的传输。红外通信最大的优点就是在信息传输方面比传统的一些通信方式传输更加的便捷，不需要传统通信技术的复杂通信接口，通过分析可以看出这样大大方便了信息的通信与传输，同时红外线通信也有其他非常多的优点，比如廉价、近距离、无线、耗能低、必威体育官网网址性好等等，所以在许许多多的仪器上都会得到不同的应用(徐曼丽,孙杰宇,2022)。然而红外通信仍存在一些缺点，由于各样的原因会使得其传输距离较短，并且易受干扰等等。正是基于上述的诸多特点，设计高效率、低功耗红外无线通信系统将具有非常明朗的前景。

1.2国内外研究现状

由于无线通信系统所拥有的简单、灵活和高速等特点，在国外，尤其在欧美、日本等一些国家，很多的科研机构和企业都长期开展了该领域的研发，而且也陆续地会有不同的产品在实验室进入商用(钟天睿,邢思思,2023)。在早期的研发过程中，就产生了不少相应的技术产物，例如世界上的第一套无线通信系统就于一九七九年出现，而这种系统也就是由美国IBM公司负责开发的。通过这些信息可以判断出这个无线通信系统属于一个漫射型红外通讯系统，最高的通讯长度可以达五十米，PCM和FSK两种可以作为调制方法使用，最高通讯速度分别是十五Kbps和六十四Kbps，是最早期的技术产物，而且数据传输比较平稳、灵活性好、抗干扰能力强，但是也比较可惜，因为这个系统只能局限于试验室，还没有进入商业领域，而且该系统也具有很多技术层面的缺陷，还需不懈的探索(丁翔宇,孙思悦,2021)。随着岁月的流逝，从一九八三年到一九九四年，掀起了一阵阵对无线通信研究的热潮，在这样的情境中不计其数的公司和企业陆续开始了对此项技术的研究，并且陆续有产品开始问世。下表1.1显示了一些公司的产品和数据(李泽涛,王怡然,2021)。

表1.1无线通信产品

时间

公司/实验室

链接方式

传输速率

其他参数

1983

富士通

可视

19.2Kbps

15mW，880nm，FSK7

1985

日立

混合

0.25-1Mbps

300mW，FSK

1986

摩托罗拉

宽角度可视

50Kbps

16mW，950nm，RzOOK

1987

贝尔实验室

定向可视

45Mbps

1mW，800nm，OOK

1988

松下

混合

19.2Kbps

880nm，FSK

1993

贝尔实验室

蜂窝

50Mbps

在一九七九年，一篇关于红外通信的基础研究报告问世，他就是在IBM公司工作的F.R.Gfeller所发表的，由于他的影响力，社会各界人士以及各种研究机构也都参与进来，大量的人力物力财力被投入进去，包括在