串行紅外收發(fā)模塊及其控制器在紅外抄表系統中的應用

摘要：詳細介紹了Ｖｉｓｈａｙ公司先進(jìn)的ＴＦＤｘ４ｘｘｘ系列串行紅外收發(fā)器及其控制器ＴＯＩＭ３２３２，并給出了其在紅外抄表系統中的應用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：紅外通信 串行通信 ＴＦＤｘ４ｘｘｘ ＴＯＩＭ３２３２ 電子抄表系統

隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種體積小、功能強的便攜式電子產(chǎn)品不斷涌現。為了便于控制設備以及和網(wǎng)絡(luò )連接，紅外通訊作為一種簡(jiǎn)便的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在電子設備中得到了廣泛的應用。作者在設計樓宇自動(dòng)抄表系統時(shí)，利用Ｖｉｓｈａｙ公司先進(jìn)的ＴＦＤｘ４ｘｘｘ系列串行紅外收發(fā)器及其控制器ＴＯＩＭ３２３２實(shí)現了電子式記表器與手持式抄表機之間的紅外串行通訊。下面簡(jiǎn)單介紹之。

１ ＴＦＤｘ４ｘｘｘ串行紅外收發(fā)模塊

ＴＦＤｘ４ｘｘｘ系列產(chǎn)品為ｖｉｓｈａｙ公司推出的串行紅外收發(fā)模塊，共有三種型號：ＴＦＤＵ４１００、ＴＦＤＳ４５００和ＴＦＤＴ４５００。三種模塊均為低功耗、符合ＩｒＤＡ１．２串行紅外傳輸標準的紅外收發(fā)模塊，其最高的紅外傳輸速度可達１１５．２Ｋｂｉｔ／ｓ。三種模塊的內部構造、功能完全相同，只是外形結構和引腳號略有差別。該紅外傳輸模塊內部集成了紅外發(fā)射、傳輸、控制ＩＣ等部分，為現今市場(chǎng)上最小的紅外發(fā)射模塊。該模塊在小型便攜設備（如掌上電腦、小型照相機、復印機、手機、家電產(chǎn)品等）上有著(zhù)廣泛的應用空間。

ＴＦＤｘ４ｘｘｘ紅外收發(fā)模塊的特性有：

·符合ＩｒＤＡ１．２標準（傳輸速度高達１１５．２Ｋｂｉｔ／ｓ）

·大范圍的工作電壓（２．７Ｖ～５．５Ｖ）

·通過(guò)Ｖｃｃ１／ＳＤ端可控制模塊進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)

·模塊具有很大的傳輸范圍（在１１５．２Ｋｂｉｔ／ｓ時(shí)可達３ｍ）

·具有三種外形封裝：普通封裝（９．７ｍｍ×４．７ｍｍ×４．０ｍｍ；側式封裝（１３．００ｍｍ×５．９５ｍｍ×５．３０ｍｍ；頂式封裝（１３．００ｍｍ×７．６０ｍｍ×５．９５ｍｍ
·內部帶有過(guò)壓保護裝置，不需要附件

ＴＦＤｘ４ｘｘｘ紅外收發(fā)模塊的功能結構圖如圖１所示。

ＴＦＤｘ４ｘｘｘ紅外收發(fā)模塊的引腳號、名稱(chēng)、功能等的介紹見(jiàn)表１。

引腳ＳＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ控制接收模塊的靈敏度，當ＳＣ引腳接高電平時(shí)，模塊的靈敏度提高，模塊可以感測到非常弱的紅外信號，這樣可以擴大紅外信號的傳輸距離，但是模塊的抗干擾能力也被降低；當ＳＣ引腳接低電平時(shí)，模塊的靈敏度降低，但是模塊的抗干擾能力有所提高；當傳輸距離不是太遠或者在強亮光環(huán)境下使用時(shí)，通常情況下建議把ＳＣ腳懸空或者接地。

表 1

引腳Ｖｃｃ１／ＳＤ為電源／關(guān)閉引腳，當該腳為低電平時(shí)，紅外傳輸模塊關(guān)閉。

２ 串行紅外傳輸控制器ＴＯＩＭ３２３２

根據ＩｒＤＡ紅外傳輸標準，串行紅外傳輸采用特定的脈沖編碼標準，該標準與ＲＳ２３２串行傳輸標準不同。若兩設備之間進(jìn)行串行紅外通訊，就需要一個(gè)傳輸控制器，以進(jìn)行ＲＳ２３２編碼和ＩｒＤＡ編碼之間的轉換。ＴＯＩＭ３２３２串行紅外傳輸控制器就是Ｖｉｓｈａｙ公司為配合ＴＦＤｘ４ｘｘｘ系列紅外收發(fā)器而設計的。

在輸出模式下，ＴＯＩＭ３２３２可把ＲＳ２３２輸出信號轉變成符合ＩｒＤＡ標準的信號以驅動(dòng)紅外發(fā)射器；在接收模式下，ＴＯＩＭ３２３２可把ＩｒＤＡ輸入信號轉變成符合ＲＳ２３２標準的信號；ＴＯＩＭ３２３２的紅外傳輸速度范圍為２．４Ｋｂｉｔ／ｓ～１１５．２Ｋｂｉｔ／ｓ。ＴＯＩＭ３２３２內部有一個(gè)３．６８６４ＭＨｚ的晶振，用以實(shí)現脈沖的擴張和壓縮。該時(shí)鐘信號既可以由內部晶振產(chǎn)生也可用外部時(shí)鐘實(shí)現。該控制器可通過(guò)ＲＳ２３２口進(jìn)行編程控制，其輸出脈沖寬度可程控為１．６２７μｓ或３／１６位長(cháng)。

表 2

ＴＯＩＭ３２３２的功能結構框圖如圖２所示，各引腳符號、功能等見(jiàn)表２。

當引腳ＢＲ／Ｄ＝１時(shí)，ＴＯＩＭ３２３２把由ＴＤ－２３２傳來(lái)的數據的低７位認為是命令字。當引腳ＢＲ／Ｄ恢復低電平時(shí)，ＴＯＩＭ３２３２立即轉換成新命令所定義的脈沖編碼方式。ＴＯＩＭ３２３２命令字的格式如下：

其中，Ｘ：沒(méi)定義

Ｓ１，Ｓ２：用戶(hù)自定義位，用以控制輸出引腳Ｓ１和Ｓ２

Ｓ０：ＩｒＤＡ標準脈沖選擇

Ｓ０＝１時(shí)選擇１．６２７μｓ輸出脈沖

Ｓ０＝０時(shí)選擇３／１６位長(cháng)輸出脈沖（功耗較大，建議不使用）

Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３：波特率選擇字（見(jiàn)表３）。

表 3

３ 紅外抄表系統的實(shí)現

紅外抄表系統的原理圖如圖３所示，電子式多用戶(hù)電度表用以完成用戶(hù)用電量的計量，其通過(guò)精密分壓電阻、精密電流互感器及采樣電阻將用戶(hù)用電的電壓信號和電流信號轉換成小的交流電壓信號，作為采樣信號輸入到計量模塊；計量模塊根據采樣信號的變化計算出電量，并將用戶(hù)用電量轉換成計算機能處理的脈沖信號和直接驅動(dòng)機電計度器的驅動(dòng)信號；這兩路脈沖信號經(jīng)過(guò)光電耦合器隔離后直接輸入到ＣＰＵ模塊和Ｉ／Ｏ端口以及直接驅動(dòng)顯示模塊；ＣＰＵ模塊對輸入到Ｉ／Ｏ端口的脈沖信號進(jìn)行累計和運算，得到相應用戶(hù)的用電量、最大用電量（可按月、季統計）及最大用電電流等用電信息，并將這些數據隨時(shí)加以更新和保持。為了便于數據統計，系統設計了一串行紅外傳輸模塊，用以和帶有標準紅外串行通訊口的手持式抄表電腦進(jìn)行通訊，以便于抄表員利用手持抄表器對整棟大樓進(jìn)行用電量的統計。電子式電度表采用了ＴＦＤＳ４０００作為紅外收發(fā)器，利用ＴＯＩＭ３２３２作為紅外編碼控制器來(lái)實(shí)現與手持式電腦的串行紅外通訊。實(shí)驗證明，抄表系統的紅外通訊性能良好，抗干擾能力滿(mǎn)足實(shí)際需求。