基于红外技术的电子通信系统设计与实现

摘要：本文阐述了红外通信的基本工作原理，完成了红外收发器具体的硬件电路设计，并且详细说明了发射和接收的工作原理。通过实际搭建电路，以音乐芯片为例，通过调制LED后发出，在一定的距离范围之内，接收端可以接收到乐曲信号，利用喇叭可以将乐曲信号无失真的播放出来。从而完成了整个红外通信系统的收发。

关键词：红外通信；调制；电子通信

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 22-0000-01

Electronic Communications System Design and Implementation Based on Infrared Technology

Guo Juan

(Institute of Electronic Engineering,Nanchang Institute of Science&Technology,Nanchang 330108,China)

Abstract:This paper describes the basic working principle of infrared communication,complete an infrared transceiver specific hardware circuit design,and detailing the transmitter and receiver works.Set up by the actual circuit,music chip,for example,by modulating the LED after the issue,at a certain distance range,the receiver can receive the music signal,the use of horn music can be played back signal without distortion.Thus completing the entire infrared communication system transceiver.

Keywords:Infrared communication;Modulation;Electronic communications

一、系统设计思路

语音和音乐等所产生的电信号和其他低频电信号一样，一般不直接进行远距离传输，而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。

红外数据传输，使用传输介质DD红外线。红外线是波长在750nm-1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75-25um之间。

红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外通信系统的设计思路和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统有相同之处的，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不同，一个是大气，一个则是光纤。一个简单的光通信收发系统如图1所示：

图1光通信收发系统

当然整个商用的红外光通信系统是相当复杂的，这里我们只考虑最基础最必要的部分来完成红外通信收发系统的设计。

二、模块电路设计

（一）语音信号的设计方案。1.直接采用信号发生器来产生单音频信号。2.利用RC振荡器设计和搭建一个振荡信号，如图2所示：

图2RC振荡器电路图

（二）红外光发送模块的设计方案。设计原则主要是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。红外接收器由红外线接收器件、前置放大电路、信号解调电路、指令检测电路组成。当红外线接收器件接收到发射器的红外线指令信号时，它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大，再经解调器解调后由指令信号检出电路将指令信号检出，实现各种操作。

要实现系统的遥控功能，就必须先选择信号指令传送的方式。根据遥控的方式和使用者场合不同，可以把这些控制信号特征进行各种组合编码。如电压极性的组合方式，电信号相位的组合方式，电信号幅值的组合方式，频率的组合方式，脉冲的宽度、相位、幅度等参数的组合方式及脉冲编码组合方式等。脉冲编码组合方式具有指令容量大，抗干扰能力强，保密性好及便于用逻辑电路来实现等优点，得到了广泛的应用。

（三）红外光接收模块的设计方案。一般的红外接收头主要由集成电路外加阻容元件，红外线接收管及滤波光片等组成，电路设计相对繁琐，在实际应用中不方便。而红外遥控接收头SM0038集红外接收管，前置放大解调等于一体，无外部电路，体积小，密封性好，灵敏度高，应用简单，用小功率红外发射管发射信号接收距离达35米，并且价格低廉。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右，接收频率为38kHz，它的主要功能包括放大，选频，解调几大部分，要求输入信号需是已经被调制的信号。从而使电路达到最简化，灵敏度和抗干扰性都非常好，是一个接收红外信号的理想装置。其中，光电检测器是光接收机的第一个关键部件，其作用是将光信号变换成为电信号，在本系统中采用光电二极管302。

（四）高通滤波器。红外接收的二极管是光敏二极管，普通灯光也对其有一定程度的影响，为了获得更好的效果，在输出端加了一个HPF，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度都得到了显著的提高。

（五）功率放大器。接收电路接收到的信号很微弱，不足以驱动1W的小喇叭，从而在小喇叭之前利用了音频功率专用放大器LM386，这样可以得到50~200的增益，以便驱动小喇叭。

三、总结

红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。

通过这次红外通信系统的设计与实现，我掌握了简单的红外光通信系统的组成和设计原理，掌握了通信电子系统方案设计、电路设计的方法。通过搭建实际电路，提高我的动手能力以及发现问题的能力。实验中也遇到了一些困难，信号传输时遇到了失真，分析原因很可能是电阻出了问题。

预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。

参考文献：

[1]张晓红.红外通信IrDA标准与应用[J].光电子技术,2003,4

[2]周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].微计算机信息,2006,2