红外光通信装置报告样本重点

1、红外光通信装置（F题）摘要本设计实现了一个语音与数据红外传输系统，采用音频口得到模拟语音信号，将单片机采集的室温信号和音频口采集的语音信号，进行放大和整流降噪，并运用红外发射装置。以红外光为载体传输信号，传送至接收端。经过红外接收器，实现语音与数据的传输。该系统由音频信号放大器，单片机处理器，整流滤波器，红外收发模块与液晶等外设五个部分组成。经测试，本系统完全实现了基本要求和部分发挥部分的要求，且性能稳定，传输距离可达到2米以上，语音音质好，功耗低，符合本次设计要求。 关键字:红外传输系统、音频信号放大、单片机处理器AbstractThe design realized a voice and

2、 data transmission infrared system, the audio port by analog voice signals, collected by single room temperature signal and the audio port acquisition of speech signal, amplifying and rectifying noise reduction, and the use of infrared emission device. The infrared light is the carrier of the transm

3、ission signal, which is transmitted to the receiving end. Through the infrared receiver, to achieve voice and data transmission. The system is composed of five parts, such as audio signal amplifier, single chip processor, rectifier filter, infrared transceiver module and liquid crystal. After testin

4、g, the system fully realize the basic requirements and part of the requirements, and the performance is stable, the transmission distance can reach more than 2 meters, the sound quality is good, low power consumption, in accordance with the requirements of this design.Key words: infrared transmissio

5、n system, audio signal amplification, single chip processor目录摘要- 1 -Abstract- 1 -一、 设计要求- 4 -二、 方案论证- 4 -1 .红外发送方案- 4 -2. 红外接收管选用- 6 -三、 单元模块设计- 6 -1. 音频接入电路的设计- 6 -2. 红外发射电路的设计- 7 -3. 红外接收电路的设计- 8 -4. 音频功放模块的设计（自主发挥部分）- 8 -5. 中继电路的设计- 9 -四、 系统调试- 9 -五、 系统功能、指标- 10 -六、 设计总结- 10 -参考文献- 11 -附录- 11 - 1

6、1 -1、 设计要求设计一款红外通讯装置，可以传送频率范围为3003400Hz的语音信号和数字信号2、 方案论证1 .红外发送方案方案1：调幅 原理：红外发送端发送固定频率的红外信号，利用声音信号对红外信号进行幅度放大并调制发送。 优点：方案简单，纯模拟电路即可实现。 缺点：1）抗干扰特性较差，很容易受外界光强影响。 2） 传输距离较近，距离变远后声音变小，接收效果明显下降，噪声增大。 3）很难实现产地数字信号的功能。 方案2：调频 原理：红外发送端发送一定幅度的红外信号，利用声音信号对红外信号的频率进行调制。 优点：1）抗干扰性比调幅方案好 2）不怕信号衰减，传输距离比调幅方案远。 缺点：1

7、）调频发送和调频接收电路复杂，调试难度大。 2）很难实现产地数字信号的功能。方案3：数字调制方案原理：把声音信号首先按照一定速率进行AD采样量化，然后把AD采样值通过红外发送给接收端，接收端再按照采样速率进行重现声音。 优点：1）因为传输过程为数字信号，信号的抗干扰特性好，不怕信号远距离衰减。2）红外传输的为数字信号，所以可以把其他数字信号一起发送，从而达到同时传送数字信号和声音信号的功能。3）因为传输的是数字信号，所以系统调试相对模拟电路可能会简单些。 缺点：1）需要寻找可行的数字调制方案。2）该方式对单片机编程要求较高。综上所述：我们采用方案1和方案3混合使用，在温度传输信号上使用数字调制

8、，在声音传输上使用调幅放大。2. 红外接收管选用红外发送二极管的发送频率很高，可以达到500KHz以上。红外接收二极管的工作频率最高只有50KHz，当频率升高后输出波形幅度急剧下降。红外接收管的输出波形不是方波，而变成了三角波。光敏三极管的接收频率也可以达到500KHz以上，但是其已受干扰，距离变远后输出波形急剧下降。 HS0038B红外接收头的载波频率为38KHz，输出为数字信号。但受模拟波干扰较大，很难收到准确的数值。VS1838红外接收头的载波频率同样为38KHz，输出为数字信号。有良好的抗干扰能力。测试结论：对于声音模拟波的发送，我们采用红外发送二极管，不用担心担心频率问题。采用红外接

9、收二极管，带宽只有50KHz，需要搭建放大，滤波整形电路。对于温度数字的发送，我们采用Vs1838红外接收头。不但可以减少模拟信号的干扰，还可以精确的收到温度的数字信号，并且误差不小于±0.5。3、 单元模块设计1. 音频接入电路的设计通过音频口收到的声音模拟波信号需经过放大才可进行红外发送，本设计采用LM386进行放大达到一定电压，然后经红外发射管发送。2. 红外发射电路的设计模拟信号的发射距离较近，2米的发射距离是本题的难点，5V供电难以达到目标的距离，所以我们采用12V的发射电压。通过100K的电位器改变偏置电流确定静态工作点。3. 红外接收电路的设计本设计有四个接收头，其中三

10、个接收声音的模拟信号，另一个VS1838接收经软件调制的数字温度信号，题目要求无法收到红外信号时要有LED指示灯显示，这里采用模拟电路控制LED的方法显示。4. 音频功放模块的设计（自主发挥部分）采用LM1875集成功放芯片，放大功率后经喇叭播放5. 中继电路的设计4、 系统调试经多次调试，本设计性能良好，符合本次设计要求。5、 系统功能、指标要求完成程度（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为 2m采用要求器件完成设计，有效距离达到两米（2）传输的语音信号可采用话筒或3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 30

11、03400Hz能使用音频口，排针，以及信号发生器接入信号，符合题目要求（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信 号时，在 8电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V。 不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至 0V，采用低频毫伏表 （低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于 10Hz、高端不 小于 1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于 0.1V。 如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试接收信号无明显失真，有少许杂音，在8欧负载上电压大于0.4V，调至0V时静态噪音小于0.1V，满足题目要求（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。没有信号时，有模拟电路控制发光LED指示发挥（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。 数字信号传输时延不超过 10s。温度测量误差不超过 2。语音信号和 数字信号能同时传输。数字信号和模拟信号能在不同信道中同时传输，温度范围±0.5发挥（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向 90°，延 长通信距离 2 m，如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。有红外光通信中继转发节点,但效果差强人意,有效距离小