关于对红外线通讯技术的探讨

本文主要介绍如何红外线通讯技术，以及单片机技术来实现单片机之间的通讯，体现出红外线通讯的优点和单片机的强大功能。

【关键词】红外线 单片机 串口通讯

随着计算机技术的发展，传统仪器开始向计算机化的方向发展，单片机和FPGA可编程控制器件的出现，使国内外的电子蓬勃发展。目前，国内单片机已在各式各样的电子领域广泛应用，大部分高等学校有关电子专业也开始了单片机课程，单片机的应用逐渐普及化。

通讯方面，无线电技术由于其自身的优点，即无需实际的线，而被广泛采用。红外线不属于无线电，但以其可靠性高、信息容量大等特点，又具备无线的优势，成为通讯领域一大角色。目前被广泛用于遥控技术、计算机之间进行数据传输。

本文介绍如何结合这两个优势来实现红外线通讯，使这两个技术得到更好的利用。

1 设计原理

1.1 设计思想

通过红外线发射管和接收管来实现两个单片机之间的数据传送。具体是通过键盘发出指令，控制发射端单片机的串口输出数据，由单片机本身产生的载波，从红外线发射管发送数据。再从接收管接收数据，送入接收端单片机的串口，从而实现数据传输。

1.2 硬件部分

本系统硬件部分设计成结构化的最小系统。目的是在不使用RS232、RS485之类的通讯电平转换电路，而充分利用串口的通讯协议进行数据传输。

1.2.1 发送端原理

发送电路原理为：由单片机P1.0产生一个38KHz的方波，这一频率用作红外线发射的红外载波，并加于红外发射管的阳极。这时，按键K1、K2、K3、K4的其中一个按下时则其相应的编码通过单片机的串口TXD输出，去驱动T1使红外发射管对外发射一串编码脉冲，这样，接收电路就可以通过红外接收器接收，并送单片机串口输入RXD 由单片机进行解码并输出相应的控制。

1.2.2 接收端原理

接收电路原理为：单片机P3.4～P3.7口控制LED_DISPLAY片选，P1.0～P1.7控制对应的段码显示。当红外线接收管接收到数据时，经过PNP三极管放大后送入单片机的串口RxD，引起单片机串口中断，进而由软件进行中断处理取出串口的数值，根据这个数值，片选LED以及取出控制P1.0～P1.7段码，送数码管进行显示。

1.3 软件部分

1.3.1 发送部分

工作原理：

软件工作原理很简单，先由软件产生38KHz的红外线调制载波，这是由T0定时器来完成（即利用T0的定时中断由单片机的一个口P1.0输出一个方波）。然后要设置好红外线通讯时的波特率，在此我们利用T1定时器作单片机的波特率发生器，其具体的波特率为1200 baud/s。这样设计后，主程序就可以对键盘进行实时循环扫描，只有在K1、K2、K3、K4中任意一个按下后才转到键值处理程序，并得到相应的键值，然后将键值通过单片机的串口TxD输出键值码；等待串口发送后，转到键盘扫描程序继续对键盘进行扫描，如此循环。

1.3.2 接收部分

工作原理：

程序开始，设置串口的波特率为1200 baud/s，开起中断并允许中断。

主程序循环等待串口中断，当有中断来时，执行中断服务程序，取出SBUF即串口中的数据，送入寄存器R1，返回主程序。

主程序取出寄存器R1中的数值送入累加器A，调用显示子程序。

显示子程序中，用P3片选欲做显示用的数码管，根据A的数值从表中取出对应的段码，送P1口进行显示。

主程序重新进入循环状态，等待下一次串口中断。

2 单片机程序的资源分配

在软件编程上，用到的资源有：

R寄存器：R0、R1、R2、R3、R4、

累加器：A

进位端：C

寄存器：30H

堆栈：>60H

硬件口资源上，用到的资源有：

发射部分：P1.0 （38KHz载波输出）

P3.1 （串口输出TXD）

P0.0～P0.3 （键盘）

接收部分：P3.0 （串口输入RXD）

P0.0～P0.6 （LED段码输出）

P3.4～P3.7 （LED位选输出）

3 程序的技术性和可扩展性

（1）本程序采用现今成熟的红外线发射和接收技术，完成单片机之间的通讯。红外线无需实际的线，这是红外线最大的优点，为通讯提供了很大的方便，而且红外线传送的数据比较准确，保证了数据的准确性。缺点是传送距离有限，不能穿透障碍物。

（2）单片机的功能也日趋成熟，现也有FPGA（现场可编程控制器）的出现。这些可编程器件的出现将来电子方面的发展提供一个很好的环境。

（3）本文介绍的红外线通讯作品实现了红外线通讯，但一些具体功能还没完善，例如可以使发射机具有接收机的功能，从而实现它们之间数据的互相传送。而且本系统也预留了单片机的几个管脚，可进行硬件上扩展。软件程序较为模块化，也便于升级。

（4）将该红外线通讯技术用于各种各样的通讯设备中，也可以实现计算机，如笔记本电脑、掌上电脑等的通讯。

4 使用说明

由于本系统只是用最简单的方法实现红外线通讯，具体的功能还没设计，所以使用方法非常简单。将发射端和接收端都接上5V的直流电源，由于红外线本身的一些限制，使用者可能需要把发射端的红外二极管对准接收端的接收管，此时再按下发射端的按键，就可以在接收端的数码管上看到对应数值的变化。

5 结语

本设计制作是利用红外线和单片机串口实现了单片机间的无线通讯，降低了对通讯电子器件的需求。并且通过对红外线通讯的了解，可以对无线电通讯的实现打下基础。

参考文献

[1]喻宗泉，喻晗，李建民.单片机原理与应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006（05）.

[2]刘建辉，冀常鹏.单片机智能控制技术[M].北京：国防工业出版社，2007（04）.

[3]曹建树，夏云生，曾林春.51单片机实用教程[M].北京：中国石化出版社，2008.

[4]王为青，邱文勋.51单片机应用开发案例精选[M].北京：人民邮电出版社，2007（08）.

作者单位

厦门轨道交通集团有限公司 福建省厦门市 361004