红外收发实验报告

红外通信收发系统的设计与实现

院系：信通院

专业：通信工程

班级： 2008211105

学号： 08210148

班内序号： 27

姓名：乔雅楠

一．【课题名称】

红外通信收发系统的设计与实现

二．【摘要】

红外通信技术由来已久，它是以红外线为载体，利用红外技术实现两点间的近距离信息转发，红外无限通信采用大气作为传输媒质，一般由红外发射和红外接收系统两部分组成。红外通信的优点是抗干扰能力突出，低成本，高速率且低功耗。而语音和音乐等所产生的电信号和其他低频信号异样，一般不进行远距离传输，是经过放大后对发射机的高频振荡进行调制，然后将此携带有低频信号的高频已调制信号，通过一定的媒介传输出去。

关键词：红外通信红外发射红外接收放大

三．【设计任务及要求】

基本要求

（1）设计一个正弦振荡器，f≥1KHz，Uopp≤1V；

（2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可接收到无明显失真的输入信号；

（3）要求接收端LM386增益设计G=200；

（4）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图及印制电路板图。

提高要求

利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收信号利用喇叭将发送的乐曲无失真地播放出来。

四．【设计思路及总体设计结构图】

首先我们来看一下光通信收发系统原理图：

但本实验中只考虑了最基础和最重要的部分来完成红外通

信收发系统的设计。包括信号产生电路，led的驱动和调制电路，光信号的检测和放大。信号可以采用音乐芯片kd-9300或是lx9300来完成，也可以用rc振荡器构成（实验中用音乐芯片）。然后将信号经放大后通过发射二极管发送，通过接收二极管接收，再经功率放大器（lm386）放大，最后通过喇叭得到无明显失真的音乐。

五【主要器件的介绍】

（1）红外发送管和红外接收管：

常见的红外发送管发出的为红外线而非可见光，红外线波

长为940nm左右，外形与普通的发光二极管相同，只是颜

色然不同，一般有黑色、透明和深蓝色等三种。判断其好

坏与普通的二极管方法一样。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要加反

向偏压，它才可正常的工作而获得高的灵敏度。

由于红外发送管的发射功率较小，接收管收到的信号较弱，所以接收端要增加

高增益的放大电路。

（2）LM386：

静态功耗低，约为4mA，可用干电池供电。工作电压范围

宽，4-12V，外围元件少，电压增益可调，20-200。失真度低。

LM386的外形和引脚的排列如右图所示。引脚2为反向输入

端，3为同向输入，5为输出端，6和4分别为电源和地，1

和8为电压增益设定段，使用时在7和地之间接旁路电容，

通常取10uf，用来滤除噪声。

以下为增益200时电路：

六．【分块电路设计和总体电路的设计及电路图】

（1）信号的产生

利用音乐芯片kd-9300产生音乐，芯片的接法如图2。电

源选用3v直流电源vd为发光二极管，当音乐芯片播放

音乐时二极管会发光，音乐停止时二极管熄灭。二极管

导通时电压2V，电流不超过10mA。R是音乐集成电路的

外接振荡电阻器，其取值范围一般在47K欧至82K欧之

间。R阻值小，乐曲演奏速度快；R阻值大，乐曲节奏慢。

图中所示参数符合要求。SB为开关，控制音乐的播放按键按下时播放一支长约15～20s音乐，直至播放完毕，再次按下时从头播放。音乐信号的输出在B处，当连接发送端时不接喇叭，而是将二极管N极接发送端输入端。这样便产生了信号并将其顺利输出。该模块完成了产生信号的功能，能产生音乐。将脚喇叭接到二极管两端可以听到优美的音乐。测得二极管的电流约为10mA。将小喇叭拆下，并将信号传输到发送端，从而实现了音乐信号的顺利传递。

（2）红外发送模块的设计

发送模块主要由共射极放大电路构成，将信号加到

发射管的两端发送去，并能实现一定增益的放大。设

计原则主要考虑红外发送管的工作电流，电流过小，

传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。器件参数理

论值如下：

Cb=10uF,Rb1=2k,Rb2=2.7k,Re1=20,Re2=51,Ce=100uF。

二极管实际电流不会过大，测量值为10mA，满足要

求。音乐信号由VISN上端输入，在二极管n极可以测

得发送信号。

该模块实现了信号的发送功能，同时将信号进行了

小倍数的放大。在信号输入端接入正弦小信号，可以

在发射管处用示波器测得有放大的正弦信号。

接好的电路为：

（3）红外光接收模块的设计

接收模块利用放大器LM386实现较大增益，来驱动0.8W的小喇叭。其中B1为接收二极管，用来接收发射管传送来的信号，并经过三极管将信号传递到放大器，进而将放大的信号加到小喇叭的两端，实现了音乐的播放。其中R5和Rp两个可变电阻器能够调节放大器的工作状态，即调节增益。各电容起到了滤去直流等功能。

该模块实现了信号的接收功能，同时将信号进行了较大倍数的放大。在信号接收管处接入正弦小信号，可以在信号输出处用示波器测得有放大的正弦信号。

接好的电路：

（4）总体电路的设计

电路共含三个模块，需要使用三个直流电源，信号产生和发送端可以连接在一块面包板上，并使用一个公共地，接受端单独连接在一块电路板上。信号产生后由二极管n极输出到发送端的信号输入处，将发射管和接收管相对，实现传输，将小喇叭接在放大器的一端，播放传来的音乐。

七．【分级调试】

（1）信号产生模块

接好芯片后插入喇叭检测，听到无失真的音乐。

（2）红外光发送模块

去掉红外发送管，用信号发生器接入一个正弦信号，在原发送管位置用示波器检测，可看到信号无失真且有一定的放大。如下所示：