简单红外收发器设计.

第1章概述

简单红外收发器是在红外遥控的基础上，利用红外线进行点对点的数据通信装置。目前，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它是把红外线作为载体的遥控方式。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、信息传输可靠、易实现，同时，由于采用红外线收发器件时，工作电压低、功耗低、外围电路简单等优点，因此，被诸多电子设备，特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。

系统要实现的功能：红外发射器、红外接收器，要实现远距离（10米）的发射与接收。

红外收发的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易。

信息可以直接通过红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进行调制，接收端去掉载波，取到信息。

第2章设计目的及设计要求

2.1设计目的：

训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。

2.2设计要求：

本次单片机课程设计的设计要求如下：

1、应用MCS-51单片机设计简单红外收发器；

2、选用红外发射、红外接收器，红外发射、接收距离大于10M；

3、硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；

4、软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；

5、原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。

第3章 红外收发器硬件设计电路及描述

按照系统设计的功能的要求，确定设计系统主要由发射模块与接收模块两部分组成。

发送模块先由输入信号，以二进制信号的形式，传送给单片机，然后单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收模块普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL 电平的编码信号，再传送给单片机，经单片机解码并由数码管显示接收到的数据。

图1：总体设计框图

3.1 输入信号

输入信号要以二进制信号输入，送给单片机，让单片机进行识别。若输入信号不是二进制的，需要进行信号的编码解码转换。

3.2 单片机简介

单片机就是在一块半导体硅片上集成

了未处理器（CPU ），存储器

（RAM,ROM,EPROM ）和各种输入、输出接口

（定时器/计数器，并行I/O 口，串行口，

A/D 转换器以及脉宽调制器PWM 等），这样

一块集成电路芯片具有一台计算机的属

性。

MCS-51单片机的类型包含：基本型、

增强型、低功耗型、专用型、超8位型、

片内闪烁存储器型。

MCS-51单片机的硬件结构：微处理

器、数据存储器、程序存储器、4个8位

并行I/O 口、1个串行口、2个16位定时

器/计数器、中断系统、特殊功能寄存器。 图2：AT89C2051

3.2.1芯片内部结构

AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS－51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法。

3.2.2芯片功能

AT89C2051提供以下标准功能：2K字节闪速存储器，128字节RAM，15根I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选的软件节电工作方式。空闲方停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。

3.2.3芯片复位

复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时, 还是断电后或者发生故障后都要复位。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输人到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）, 则CPU就可响应并且将系统复位。复位分为手动复位和上电复位。本设计系统采用的是手动复位, 当按下按钮时, 即使人的动作很快, 也会使按钮保持通达数十毫秒，所以, 手动复位能确保复位时间要求。

3.3红外收发模块

3.3.1红外接收硬件设计

红外接收电路主要由单片机、红外接收头和显示部分组成，发射端发射的红外信号经过接受处理，传给单片机。接收电路使用一体化的红外接装置，将发送的信号接收，放大、检波、整形，并且经P1.0传输可以让单片机识别的TTL信号，经单片机解码由数码管显示。

HS0038一体化红外接收头，接收频率为38kHz＋1kHz管脚依次为：如下图3。连接时，在VCC与GND之间并入一个0.1uF的电容有助于改进信号质量。其可以用于编码接收，也可以用于低码率的数据通讯。其中，它的圆形面为红外接收面，它与SE304红外发射管的有效收发直射距离可达35M。不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率38.0kHz。