红外通讯技术

红外通讯技术是一种新兴通讯技术，拥有成本低、传输速率高、安全可靠等有点，有着广阔的应用前景。该文在对红外通讯技术进行介绍，并分析其优缺点的基础上，对其功能及相应原理进行了介绍，期望为红外通讯技术相关研究工作提供可行的参考。

近年来，国内外通讯技术发展迅速，红外通讯作为一种成本低廉、传输效果好的通讯技术得到了学界的充分关注，其应用领域逐渐增多，且有着良好的发展前景。简单地说，红外通讯技术是一种点对点的数据传输协议，用以替代传统设备之间的线缆连接方式，将红外线作为通讯介质（波长多在900nm左右），通过数据电脉冲与红外光脉冲之间的转换来达到数据发射和接收的目的，其通讯距离多在0～1m之间，传输速率高达16Mbs。如今，红外通讯技术在世界范围内得到了广泛的关注和应用，作为一种先进的无线连接技术，红外通讯凭借良好的传输速率很好地取代了线缆连接方式。

1 红外通讯技术概述

红外通讯以红外线作为信息传播的载体，也就是信息通道。红外线是一种特定波长的电磁波（在750nm到1mm之间），它是一种肉眼看不到的光线。红外通讯中的数据传输，利用的是红外波段内的近红外线，这类近红外线的波长在0.75m到25m内，红外数据传输的原理简单的说是：由发送端把二进制数字信号转变为某一频率的脉冲序列，再通过红外发射管，将脉冲序列以光脉冲的形式进行发射，而接收端收到来自发射端的光脉冲信号时，再将其转化为电信号，并经过一系列的滤波、方法处理后，将其传输给解调电路，转化为二进制数字信号并实现输出。通过其传输原理可以看出，红外数据传输的本质是二进制数字信号与光脉冲信号之间的调制与解调，以这一过程实现以红外线为载体的数据传输。

2 红外通讯技术的特点

红外通讯技术的优点。红外通讯有着小型化和便携化的优势，且随着近年来红外通讯技术的快速发展，其使用成本逐渐降低，因而在个人电子中断设备，如手机、数码相机、平板电脑等便携设备中有着广阔的应用前景。其主要优势体现在以下几点：红外通讯技术无需有线连接即可实现信号传输，这使得其传输范围和操作场合相对于有线传输更为丰富，且红外连接在复杂环境中的传输安全性和稳定性要远远优于有线连接；红外通讯避免了因线缆连接磨损、断裂等造成的维护检修工作，因而大大降低了通讯设备的维护成本，避免了因线缆受损造成的通讯故障；一般情况下，红外设备只有在直接对准的情况下才能实现数据发射和接受，且只能在一个较为封闭的环境内进行传输，不会穿墙而过，这使得红外通讯相对于无线电等无线通讯设备更为安全可靠，保密性更强。

红外通讯技术的缺点。虽然红外通讯技术具有诸多优势，但也存在一些缺陷，主要包括：通讯距离较短，只能在0到1m的范围内实现通讯传输；两个红外通讯设备只有对准且保持不动才能完成数据传输过程，当一个设备移动导致两者不能对准后，信号的传输就会失败；红外通讯时，两个设备之间不能存在障碍物，当遇到障碍物时，红外通讯也会中断；当前，红外通讯所采用的SIR标准，在一定程度上限制了红外通讯的速率；红外通讯技术研发的初衷在于替代线缆而实现无线传输，该项技术至今功能较为单一。

红外通讯技术的应用价值。近年来，红外通讯技术凭借其成本低、结构简单、传输性能可靠的优势在小型终端设备中得到了广泛应用，多几种在遥控、数据通信这两个领域。红外遥控距离较短，数据量较小，通常仅在十几个字节之内，其应用简单，造价低廉，如今已得到了广泛应用。而红外通信作为数据通信领域的新兴技术，虽然目前还不成熟，但也已逐渐体现出传输量大、传输性能强、传输速率大的优势，值得进一步研究和推广应用。

3 红外发射

红外发射电路包括以下组成部分：发光二极管、调制电路、驱动电路。

红外通讯数据传输的实现，实现要将传输数据通过编码的方式加载到红外信号中，目前，国际上尚未对这种编码方式形成统一的方法和要求。通常，这种编码主要包括频率调制（FM）以及脉宽调制（PWM）。其中，脉宽调制所采用的通讯码结构也存在差异，主要包括以下两种：一种是一组通讯码发出后，就不断发出一组高低电平的重复码；另一种是一组通讯码发出之后，间隔一段时间再发出重复的通讯码，一组通讯码主要由由引导码、系统码、数据码、奇偶校验位和结束码这几类部分组成，其组成格式如图1所示。以上各种信号的功能不同：引导码主要用于标识信号的开始，系统码用于区别于其他的通讯系统，数据码用于控制各项功能操作，奇偶校验位主要用于校对信号在传输过程中的错差，结束码用于标识信号的结束。

引导码 系统码 数据码 奇偶校验码 结束码

图1 编码组成格式

4 红外接收

红外接收的作用是接收来自发射电路的信号，并将其通过放大、滤波、解调，转化为原始信号，再传输到单片机进行后续操作。以往，红外接收电路主要由红外接收二极管和放大电路两部分组成，这种接收电路体积较大，使用不够灵活和方便。如今，红外接收多采用PIC1018SCL接头，其作为一种小型化、高灵敏、低成本的红外接收装置得到了学界关注，并广泛应用于红外接收设计中。PIC1018SCL接头使用十分简便，只需保证2.4V到6.5V的工作电压，即可使之成为一个完整的红外信号接收装置，它具备方法、选频率和解调功能，其输出电平兼容TTL和CMOS，有着良好的性能和广阔的应用空间。

综上所述，红外通讯技术作为一种无线通讯技术，对于短距离数据传输、有线通讯难以实现，或对设备便携性要求较高的场所有着和强的适用性。有着小型化和便携化，成本低廉且安全可靠的优势。本文对基于单片机的红外通讯系统的功能及其相应原理进行了简单介绍，该系统具备红外发射和接受功能，且可用于红外遥控场合。

（作者单位：同济大学）