基于單片機的主從紅外通信系統設計

1、引言

　　紅外通信是目前比較常用的一種無(wú)線(xiàn)數據傳輸手段，其具有無(wú)污染、信息傳輸穩定、信息安全性高以及安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，并且可以在很多場(chǎng)合應用，如家電產(chǎn)品，工業(yè)控制、娛樂(lè )設施等領(lǐng)域。紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線(xiàn)作為傳遞信息的載體，通過(guò)紅外光在空中的傳播來(lái)傳遞信息，由紅外發(fā)射器和接收器實(shí)現。發(fā)射端將二進(jìn)制數字信號調制成某一頻率的脈沖序列，經(jīng)電光轉換電路，驅動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送到空中。接收端將接收到的光脈沖轉換成電信號，再經(jīng)解調和譯碼后恢復出原二進(jìn)制數字信號。本文設計了一種基于單片機PIC18F248的主從式紅外通信系統，主要設計了紅外接口電路以及主機和從機通信軟件流程。

2、系統硬件電路設計

　　在主從式紅外通信系統中，主機及從機的紅外發(fā)射電路相同，紅外線(xiàn)的載波頻率都為38KHz，在同一時(shí)間內，可以是主機發(fā)射，從機接收；或者從機發(fā)射，主機接收。

2.1 紅外發(fā)射電路設計

　　紅外發(fā)射器電路主要由單片機，驅動(dòng)管Q1和Q2、紅外發(fā)射管D1等組成，電路如下：

紅外發(fā)射器工作原理為：單片機通過(guò)I/O端口控制整個(gè)發(fā)射過(guò)程。其中，紅外載波信號采用頻率為38KHz的方波，由PIC18F248的CCP模塊的PWM功能實(shí)現，并由CCP1端口傳輸到三極管T2的基極。待發(fā)送到數據由單片機的TX端口以串行方式送出并驅動(dòng)三極管Q1，當TX為“0”時(shí)使Q1管導通，通過(guò)Q2管采用脈寬調制（PWM）方式調制成38KHz的載波信號，并由紅外發(fā)射管D1以光脈沖的形式向外發(fā)送。當TX為“1”時(shí)使Q1管截止，Q2管也截止，連接Q1和Q2的兩個(gè)上拉電阻R1和R3把三極管的基極拉成高電平，分別保證兩個(gè)三極管可靠截止，紅外發(fā)射管D1不發(fā)射紅外光。因此通過(guò)待發(fā)送數據的“0”或“1”就可控制調制后兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔，即調制PWM的占空比。比如若傳送數據的波特率為1200bps，則每個(gè)數位“0”就對應32個(gè)載波脈沖調制信號。紅外發(fā)射管D1采用TSAL6200紅外發(fā)射二極管，其實(shí)現將電信號轉變成一定頻率的紅外光信號，它發(fā)射一種時(shí)斷時(shí)續的高頻紅外脈沖信號，由于脈沖串時(shí)間長(cháng)度是恒定的，根據脈沖串之間的間隔大小就可以確定傳輸的數據是“0”還是“1”。

2.2 紅外接收電路設計

　　紅外接收電路主要采用Vishay公司的專(zhuān)用紅外接收模塊HS0038B。接收電路及HS0038B內部結構如下：