电气工程及其自动化专业毕业论文外文翻译_电气自动化外文翻译

2020-02-28 其他范文 下载本文

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本科毕业设计(论文)

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院(系部)工程学院 专业名称 电气工程及其自动化 年级班级 11级2班 学生姓名 蔡李良 指导老师 赵波

Infrared Remote Control System

Abstract Red outside data correspondence the technique be currently within the scope of world drive extensive usage of a kind of wirele conjunction technique, drive numerous hardware and software platform support.Red outside the transceiver product have cost low, small scaled turn, the baud rate be quick, point to point SSL, be free from electromagnetism thousand Raos etc.characteristics, can realization information at diimilarity of the product fast, convenience, safely exchange and transmiion, at short distance wirele deliver aspect to own very obvious of advantage.Along with red outside the data deliver a technique more and more mature, the cost descend, red outside the transceiver necearily will get at the short distance communication realm more extensive of application.The purpose that design this system is transmit customer’s operation information with infrared rays for transmit media, then demodulate original signal with receive circuit.It use coding chip to modulate signal and use decoding chip to demodulate signal.The coding chip is PT2262 and decoding chip is PT2272.Both chips are made in Taiwan.Main work principle is that we provide to input the information for the PT2262 with coding keyboard.The input information was coded by PT2262 and loading to high frequent load wave whose frequent is 38 kHz, then modulate infrared transmit dioxide and radiate space outside when it attian enough power.The receive circuit receive the signal and demodulate original information.The original signal was decoded by PT2272, so as to drive some circuit to accomplish customer’s operation demand.Keywords: Infrared dray;Code;Decoding;LM386;Red outside transceiverIntroduction 1.1 research the background and significance

Infrared Data Communication Technology is the world wide use of a wirele connection technology, by the many hardware and software platforms supported.Is a data through electrical pulses and infrared optical pulse switch between the wirele data transceiver technology.Infrared transceiver products with low cost, small, fast transmiion rate, the point-to-point transmiion security, not subject to electromagnetic interference and other characteristics that can be achieved between the different products, rapid, convenient and safe exchange and transmiion, In short distance wirele transmiion have a very distinct advantage.Infrared transceiver products in the portable product of a great role.At present, the world's 150 million piece of equipment used infrared technology in electronic products and industrial equipment.medical equipment and other fields widely used.For example, 95% of the notebook computers on the installation of infrared transceiver interface the majority of the cell phone is also the allocation of infrared transceiver interface.With the exchange of quantitative data, infrared data communications will enable cell phone data transmiion more convenient.With infrared data transmiion technology matures, perfect, low costs, Infrared Transceiver in short distance communications will be more widely applied.This chapter first describes the infrared transceiver IC design iues to the background and significance.then briefed the infrared data communications technology features and applications, and infrared transceiver product characteristics, domestic and international situation and development trend of the last under infrared remote transceiver system in practical application to establish a task of design orientation.1.2 Infrared Remote Control Transceiver System Infrared remote control system is divided into single-channel and multi-channel remote control.Only a command signal transmiion channel, called single-channel remote control system;with more than two instructions signal transmiion channel known as a multi-channel remote control system.Relatively simple single-channel remote control, in general, only a launcher directive Key receivers and only one circuit implementation.While in the receiving circuit to add more stable memory circuits that can be activated commands to launch a number of key, so that the receiver circuit multi stable memory circuit repeatedly to change the state, to realize many of the functional control, But such a state of change is the order.If we are to achieve an arbitrary control, resort to the use of multi-channel remote control system.Multi-channel remote control can be realized by the object of arbitrary multi-function remote control.As for the choice of several routes and what control methods, according to the actual situation(such as object, operational requirements and cost accounting, etc.)to decide.General infrared remote transceiver system by infrared remote control transmitter signal coding, infrared remote control signal receivers and decoders(or decoder chip MCU)and the external circuit consisting of three parts.Signal transmitter remote control code used to generate pulses of infrared emiion-driven output infrared remote control signal, receiver completion of the remote control signal amplification and detection, plastic and demodulation encoding pulse.Infrared remote control coded pulse is going to obtain a continuous serial binary code, and for most of the infrared transceiver system, This serial code as micro-controller of the remote control input signals from the internal CPU completion of the remote control instruction decoder, on the other infrared remote control transceivers, the designers of electronic products, The internal micro-controller of the remote control decoder directive is not acceible.Therefore, people are using infrared encoder / decoder chip and microcontroller developed various generic infrared remote transceiver system, In various equipment infrared signals between the transceiver.Remote transceiver system generally transmitters and receivers is composed of two parts.Launchers from the general direction keys, coded instructions circuit modulation circuit, driving circuit, firing circuit of several parts.When preed a key, the directive coding circuit, in the corresponding instructions encoded signal, the encoder signal to the carrier modulation, Driven by the power amplifier circuit after circuit fired from the field after firing instructions coded modulation signals.General receiver by the receiving circuit, the amplifier circuit, demodulation circuits, instruction decoder circuit, driving circuit, circuit implementation of several parts.Receiving Circuit will launch vehicles have been coded modulation signal receiving instructions from, and to enlarge evacuation demodulation circuit.Demodulation circuit will have the coding modulation signal demodulation, namely, reduction of signal coding.The instruction decoder to the encoder signal decoding, Driven by the final circuit to drive the implementation of various instructions circuit to control the operation.1.3 infrared remote control transceiver product profiles 1.3.1 infrared remote control transceiver product structure and type

Currently infrared transceiver in accordance with the mode of transmiion rate and can be divided into four categories : Serial mode, the highest rate of 115.2 Kbps;medium-speed model : the highest rate of 0.567 Mbps and 1.152Mbps;High-speed mode : The maximum rate of 16 Mbps.Also according to the size chip power consumption can be divided into low-power consumption and standard two categories, low-power type normally used 3 V power supply, transmiion distance closer to about 00.76μm so long little area, and adjacent to the visible light and infrared(including the far infrared, mid-infrared and near infrared foreign)accounts for the spectrum of 0.76 μm10mW).Chinese power(20mW100mW more)three categories.Use different power infrared LED, the allocation should be driven by the corresponding power control.Figure 2-2 by the reflected infrared light-emitting diodes to make produce optical modulation, Drivers only need to add the control of a certain frequency pulse voltage.Infrared transmitter and receiver in the way the two kinds of straight, and the second is reflective.Luminescence pointed straight pipe and tube receiver placed in a relatively controlled and fired on the two ends, a certain distance away from the middle;Reflective means luminescent tube and pipe parallel with the receiving peacetime, without always receiving tube light, luminescence only in poeion of the infrared light reflected from encountered, the receiving tube received from the reflected infrared before work.2.2 infrared communication basic tenets

2.2.1 infrared communication Principle

Communication is the use of infrared wavelength of 900 nm-infrared waves from 1000 to serve as an information carrier, through infrared technology between the two close communication and confidentiality of information transmitted.Infrared communication system structure include : part launcher, channel, the receiver part.Launcher source letter iued after the binary signal from the high-frequency modulated infrared LED sent, receiving device regard the reception of high-frequency signals from the infrared receiver tube after receiving further demodulation photoelectric conversion of the original information of a ma communication lose way.Afterwards the former Information received after receiving part of the drive circuit connected to the expected completion of the various functions.To which the modulation coding style pulse width modulation(by changing the pulse width modulated signal PWM)and pulse modulation time(through change the pulse train interval time between the modulation signal PPM)two.2.2.2 infrared communication system elements(1)Launches : Currently there is a infrared wirele digital communications system sources of information including voice, data, images.Its methods of work for the launch of the receiver can be divided into different layout LOS way(Light-of-Sight , intracardiac way), diffuse(diffuse)mode.LOS way directional, it has good channel characteristics such advantages, but the existence of a “shadow” effect.difficult to achieve roaming function.Roaming means the main features of non-directional, and easy to implement roaming function, but its channel quality is better sometimes LOS way.Transmiion of signals required for a few of(the sampling was quantified), the general need for baseband modulation, transmiion, modulation, sometimes signal source coding, the above-driven signals from photoelectric converter complete optical signal transmiion.Infrared wirele digital communications system and its scope of work-for-fired power distribution, the quality of the communication.While using various methods to improve optical transmitter power, the other using spatial diversity, holographic films and so on so diffuse light for the launch of space optical power evenly distributed.(2)Channel : infrared wirele digital communication channel refers to the transmitters and receivers in the space between.Due to natural light and artificial light sources such as light signals in the context of intervention, and the sourceand the digits represent narrow 0.Remote coding pulse signal(PPM code as an example)are usually guided by the code, the system code, the anti-code system, a feature code, functional anti-code signal components.Guide the code name for the initial code, by the width of 9 ms and the margin width of 4.5 ms to the low-level components(different remote control systems in the low-level high width of a certain distinction), remote coding used to mark the beginning of pulsed signals.System identification code is also called code, which used to indicate the type of remote control system, in order to distinguish other remote-control system, prevent the remote control system malfunction.Functional code is also called scripts, which represents the corresponding control functions, Receiver of the micro-controller functions under the numerical code to complete the various functions operating.Anti-code system and function codes are anti-system code and the functional code against code Anti-code can be joined to the receiver synchronization transmiion proce leads to errors.In order to improve performance and reduce interference power consumption, The remote control will be coded pulse frequency of 38 KHz(for the cycle of 26.3 ms)of the carrier signal pulse reshuffle system(PAM), and then sent to the buffer amplified infrared LED, the remote control signal transmitter away.Addre code and data codes are composed of different pulse width expreed that the two narrow pulse “0”;2 pulse width “1”;a narrow pulse width and pulse expreed an “F” is the code addrees “vacant.” Is the first part of a group a group of code, each code synchronization between separated.The plan is to enlarge the second half of a group code : a code from 12 AD(the addre code plus data code For example, eight addre code plus four data code), each with two AD-Pulse's : Pulse said the two “0”;2 pulse width “1”;a narrow pulse width and pulse expreed an “F” is the code addrees “vacant.” Realize fired at each fired at least four groups code, PT2272 only twice in a row to detect the same addre code plus data code data will be the code “1” is driven The data should be output to drive margin and VT terminal for synchronous serial.红外遥控系统

摘 要

目前红外数据通信技术是在世界范围内被广泛应用的一种无线连接技术,它也可以被许多软硬件平台所支持。红外收发器产品具有成本低,体积小,传输速率快,点对点传输安全性好,不受电磁干扰等特点,可使得信息在几个不同产品器件之间快速、便捷、安全地交换与传输。红外数据通信技术在短距离无线传输领域内有着十分显著的优势,红外遥控收发系统的设计和存在具有非常高的运用价值。目前,红外收发器产品在便携式产品中的应用潜力很大。全世界约有1亿5千万台设备和仪器是采用红外数据通信技术的,在电子产品、工业设备、医疗设备等领域内使用范围很广。几乎所有笔记本电脑、手机都配置红外收发器接口。伴随着红外数据传输技术的愈发成熟、生产和使用成本下降,红外收发器在短距离通讯领域内将会得到更加广泛的应用。

设计这个系统的目的是用红外线作为传输媒介来传输操作者或用户的操作信息和指令,然后由接收器电路翻译出原信号,主要是利用编码芯片和解码芯片对信号进行调制解调,这其中,编码芯片用的是台湾生产的PT2262,解码芯片是PT2272。它们的主要工作原理是:通过编码键盘可以为PT2262提供输入信息,PT2262对输入的信息进行编码并加载到38KHZ的载波上并调制红外发射二极管,再将其辐射到空间,然后再由接收系统接收信号并解调出原始的信息内容,由PT2272对原信号进行解码,从而驱动相应的电路完成用户的操作指令和操作要求。

关键字:红外线;编码;解码;LM386;红外收发器。绪论

1.1 课题研究的背景及意义

目前,在世界范围内,红外数据通信技术是被广泛使用的一种无线连接技术,被许多的硬件和软件平台所支持。是一种通过数据脉冲与红外脉冲之间的相互转换实现无线数据收发的技术。

红外收发器产品具有成本低,体积小,传输速率快,点对点传输安全性好,不受电磁干扰等特点,可使得信息在几个不同产品器件之间快速、便捷、安全地交换与传输。红外数据通信技术在短距离无线传输领域内有着十分显著的优势。

目前,红外收发器产品在便携式产品中的应用潜力很大。全世界约有1亿5千万台设备和仪器是采用红外数据通信技术的,在电子产品、工业设备、医疗设备等领域内使用范围很广。几乎所有笔记本电脑、手机都配置红外收发器接口。而且随着交换的数据量变大,红外数据通讯将使手机的数据传输越来越方便。伴随着红外数据传输技术的愈发成熟、生产和使用成本下降,红外收发器在短距离通讯领域内将会得到更加广泛的应用。

本章主要内容是阐述了“红外收发集成电路设计”这个课题的背景和意义,然后简要介绍了红外数据通讯技术的应用特点和领域,红外收发器产品的特点、国内外现状和未来的发展趋势,最后根据红外遥控收发系统在实际操作中应用性确立了本课题的设计定位和方向。

1.2 红外遥控收发系统的简介

红外遥控系统主要分为单通道遥控和多通道遥控。只有一个指令信号传输通道的称为单通道遥控系统;具有两个以上指令信号传输通道的称为多通道遥控系统。单通道遥控相对较为简单 ,通常,发射器只有一个指令键 ,接收器也只有一个执行电路。单通道遥控虽然在接收电路中加入多稳态记忆电路 ,可以根据按动发射器指令键的次数 ,使接收电路中的多稳态记忆电路的状态发生相应改变 ,实现多项功能控制 ,但是这种状态的改变是按顺序进行的。若想要实现任意一项的指定选择控制 ,就需要采用多通道遥控系统。多通道遥控可以对被控对象进行任意的多功能遥控。至于具体选用几个通道及哪种控制方式 ,要根据实际情况(被控对象、操作要求及成本核算等)而定。普通的红外遥控收发系统是由:红外遥控信号编码发送器、红外遥控信号接收器和解码器(解码芯片或单片机)、外围电路等三部分构成。信号发送器可以用来产生遥控编码脉冲,驱动红外发射管发出红外遥控信号。接收器可以对遥控信号进行放大、检波、整形从而解调出编码脉冲。红外遥控编码脉冲是一组组连续的串行二进制码,对于普通的红外收发系统,此串行二进制码作为控制器的遥控输入信号,由它内部的CPU解码遥控指令,对其他各种的红外遥控收发类电子产品的设计者而言,上述的微控制器内部解码出的遥控指令是不能直接使用的。因此,人们利用红外编码/解码芯片及单片机设计出多种通用的红外遥控收发系统,在各种设备之间进行便捷快速的红外信号的收发。

遥控收发系统一般由发射器和接收器两部分组成。发射器一般由指令按键、指令编码电路、调制电路、驱动电路、发射电路等组成。当用户按下相应按键时 ,指令编码电路会产生相应的编码信号 ,编码信号对载波进行调制 ,再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射调制完成后的编码信号。接收器一般由接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路等组成。接收电路将发射器发射的调制完成的编码指令信号接收下来 ,并进行放大后输入解调电路。解调电路将已调制的编码信号进行解调 ,即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码 ,最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种用户指令的操作控制。

1.3 红外遥控收发器产品概况

1.3.1红外遥控收发器产品的结构和类型

现在,红外收发器按照工作模式和传输速率的不同可分为四大类:串行模式,最高速率为115.2Kbps;中速模式:最高速率为0.567Mbps和1.152Mbps;高速模式:最高速率为16Mbps。

而按芯片功耗大小区分的话又可以分为低功耗型和标准型两类,低功耗型一般需要使用3V电源,传输距离比较近,约为0-30cm,标准型一般使用5V电源,传输距离比较远,最少可达1m以上。

1.3.2红外遥控收发器在国内外的现状

红外通信技术发展早期的时候,存在着好几个红外通信的标准,不同标准的红外设备之间是不能进行红外通信的。为了使各种红外设备能够互通,在1993年,由20多个大厂商发起成立了红外数据协会(IRDA),统一了红外通信的标准,即目前被广泛使用的红外数据通信协议及规范,也就是IRDA标准。自1993年IRDA设定至今,红外数据协会的会员已发展到了150多个,IRDA标准已经获得了业界的广泛支持。已经开发出来的具备红外通讯能力的设备已有一百多种,红外模块的年装机量已达到了一亿五千多万套。尽管现在市面上出现了同是近距离无线通讯的蓝牙技术,但红外通讯技术以其成本低廉和兼容性广的优势,红外数据通讯仍然会在将来的很长一段时间内,在短距离的无线数据通讯领域里扮演重要角色。

由IRDA协会的资料表明,国外公司的红外收发器产品起步比中国早,已形成了红外收发器配套生产的产业链。由以下几部分组成:Sharp等公司主要提供红外发光二极管和光敏二极管;Agilent等公司主要设计制作红外收发芯片;Infineon等公司主要从事红外收发器封装;IBM、Microsoft等公司则推出红外数据收发器驱动程序和红外通信软件。其中如Agilent等公司还具有生产红外收发器系列产品的能力,而HP、IBM等大公司则专门为自己公司产品配备红外收发器。

另外,在中国台湾地区也形成了一批能生产红外收发产品的厂家和公司,但在大陆地区只有这些国际公司和台湾公司的代理商公司在做一些器件的销售,具有我们自己自主产权的该类产品极度缺乏。

1.3.3红外收发器产品未来的发展趋势

在各种不同的红外收发器产品之间,虽然传输速率、传输距离等特性都有不同,但红外收发器产品普遍都朝着提高传输速率,增大传输距离,降低功耗,扩大发射接收角度等目标发展。随着技术的发展和成熟,传输方式正朝着点对多点的方向发展。因此红外遥控收发器产品还有很宽广的发展前景。红外通信的基础知识

2.1红外线的基础知识

2.1.1红外线的概述

红外线实质上是电磁波。通过分析自然界中各种电磁波的组成波可知,波谱是由 :射线,x射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线波组成的。从形式上看,它们之间似乎没有关系,但如果按照他们的波长依次排列,就会发现和我们形影不离的可见光只占了整个波谱中0.38μm-0.76μm长的这么一点儿范围,而和可见光相邻的红外线(包括远红外线、中红外线和近红外线外)却占了波谱中0.76μm-1000μm的一大段。其中微米波长范围内又包括了紫外光、可见光、近红外、中红外、远红外、微波。

从上述分析可知,红外线是一种十分丰富的波谱资源,目前它己在生产、生活、军事、医疗等多方面得到了广泛的应用,例如红外线加热、红外线医疗期间、红外线通信、红外线摄像、红外线遥控等。红外线遥控只是红外线 众多应用中的一部分,目前在家用电器中广泛应用的彩电遥控器、录像机遥控器、VCD遥控器、高保真音响遥控器等,都采用了红外线遥控,它使这些家用电器的控制变得十分简单方便。

2.1.2红外线的特性

红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波,因此它具有相临波的某些特性。在近红外区,它和可见光相邻,因此具有可见光的某些特性,如直线传播、反射、折射、散射、衍射、可被某些物体吸收以及可以通过透镜将其聚焦等。在远红外区,由于它邻近微波区,因此它具有微波的某些特性,如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。在自不论任何物体,然界中,也不论其本身是否发光(指可见光)只要其温度高于绝对零度(-273℃),都会一刻不停地向周围辐射红外线。只不过是温度较高的物体辐射的红外线较强,温度低的物体辐射的红外线较弱。因此红外线的最大特点是普遍存在于自然界中,又叫做热辐射线简称热辐射。红外线摄像、红外线夜市、热释电红外探测以及某些导弹的瞄准等就是利用红外线的这一特性工作的。

红外线和可见光相比的另一个特点是,色彩丰富多样。由于可见光的最长波长是最短波长的1倍(780nm-380nm),所以也叫作一个倍频程。而红外线的最长波长是最短波长的1倍,而红外线的最长波长是最短波长的10倍,即有10个倍频程。因此如果可见光能表现为7种颜色,则红外线便可能表现70种颜色,显示了丰富的色彩。红外线透过烟雾的性能好,这是它的又一个特点。

由于红外线为不可见光 ,因此对环境影响很小。再由红外光波的波长远小于无线电波的波长 ,所以红外线遥控不会影响邻近的无线电设备。另外波长小于 1.5μm 的近红外光 ,在透明大气中的传输特性要比可见光好得多 ,而且由于它靠近可见光的红光边缘 ,其直线传播、反射、折射和被物质吸收等物理特性与可见光非常相似。因此 ,它可以使用与可见光类似的聚焦透镜等光学装置。由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控制对象的能力 ,所以 ,在设计家用电器的红外线遥控器时 ,不必要像无线电遥控那样 ,每一套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则 ,就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器),所有同类产品的红外线遥控器 ,可以有相同的遥控频率或编码 ,而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于普及红外线遥控提供了极大的方便。红外线为不可见光线 ,具有很强的隐蔽性和保密性 ,因此 ,在防盗、警戒等安全保卫装置中也得到了广泛地应用。红外线遥控具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、工作可靠性高等一系列优点 ,是近距离遥控、特别是室内遥控的优选遥控方式。

2.1.3红外发光二极管的特性

红外线是不可见光,人眼是觉察不到的。电子技术中是用红外发光二极管(又称红外发射二极管)来产生红外线。红外遥控收发是利用近红外光传送遥控指令的波长为 0.76μm~1.5μm。用近红外光作为遥控光源 ,是因为目前红外发光二极管与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为 0.8μm~0.94μm ,在近红外光波段内 ,二者的光谱正好重合 ,能够很好地匹配 ,可获得较高的传输效率及较高的可靠性。常用的红外发光二极管,其外形和发光二极管LED相似,它的基本工作电路如图2-2所示。图中的三极管作开关,当基极上加有驱动信号时,三极管饱和导通红外发光管D也正向导通工作,发出红外光(近红外线约0.93μm)。D的管压降约1.4V,工作电流一般为10-20mA。为了适应不同的工作电压,D的回路中常串有电阻作为红外发光二极管的限流电阻。

发射电路发射红外线去控制相应的受控装置时,其控制的距离与D的发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离,红外发光二极管 D应工作于脉冲状态,即工作电流是脉动的。因为脉动光(调制光)的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比,只需尽量提高峰值电流Ip,就能增加红外光的发射距离。提高Ip的方法,是减小脉冲占空比,即压缩脉冲的宽度τ一些彩电红外遥控器,其红外发光管的工作脉冲占空比约为 1/4—1/3;一些电气产品红外遥控器,其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管,其功率分为小功率(1mW—10mW)、中功率(20mW-50mW)和大功率(50mW-100mW以上)三大类。使用不同功率的红外发光二极管时,应配置相应功率的驱动管。由图2-2可知,要使红外发光二极管产生调制光,只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。

图2-2

红外线发射与接收的方式有两种,其一是直射式,其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端,中间相距一定距离;反射式指发光管和接收管并列一起,平时接收管始终无光照,只在发光管发出的红外光遇到反射物时,接收管收到反射回来的红外线才工作。2.2红外通信的基本原理

2.2.1红外通信的工作原理

红外通信是利用波长为900nm-1000nm的红外波作为信息的载体,通过红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息的转发。红外通信系统组成结构包括:发射器部分,信道部分,接收器部分。

发射装置把信源发出的二进制信号经过高频调制后由红外发光二极管发送出去,接收装置把接收的红外高频信号由接收管接收后经光电转换再解调为原来信息的一种通信传输方式。再接收到原信息后可在接收部分连接驱动电路以完成预期的各种功能。其中对编码的调制方式有脉宽调制(通过改变脉冲宽度调制信号PWM)和脉时调制(通过改变脉冲串之间时间间隔调制信号PPM)两种。

2.2.2红外通信系统基本组成(1)发射器部分:目前己有红外无线数字通信系统的信息源包括语音、数据、图像等。其工作方式按发射 器 接 收器的布局不同可分为LOS方式(Light-of-Sight,直视方式),漫射(diffuse)方式。LOS方式是方向性的,它具有信道特性好等优点,但存在“阴影”效应,难于实现漫游功能。漫游方式的主要特点是非方向性,易于实现漫游功能,但其信道质量有时不如LOS方式。需传输的信号经数化后(被采样量化),一般需要进行基带调制、传输调制,有时还进行信号源压缩编码,以上所得电信号驱动光电变换电路完成光信号发射。红外无线数字通信系统的工作范围与其光发射器的光功率空间分布、通信质量有关。一方面采用各种方法提高光发射功率,另一方面采用空间分集、全息漫射片等使其光发射器的光功率空间分布均匀。

(2)信道部分:红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。由于自然光及人工光源等背景光信号的介入,信源以及端设备中电学的、光学的噪声与干扰的影响,红外无线数字通信在有些场合质量较差,此时还需加入信道编码部分。在红外无线通信系统中,由于光信号的反射、散射及背景光噪声与干扰的影响等,红外无线数字信道中存在多径干扰及噪声,这是提高信道质量及进行高速率应用时应解决的问题。红外无线数字通信信道中常使用的光学元件主要有光学滤光片、聚光镜等,它们的作用是:整形、滤波、视场变换、频段划分等,如可用透镜对发射光进行聚焦,利用光学滤光片滤除杂散光,利用透镜扩大光接收机的视场,还可利用光学元件进行链路的频分复用等。红外无线通信信道中的光噪声有:自然噪声(太阳光)及人为干扰(荧光灯灯光)等,可以由调制传输技术及加入滤光片等加以解决。

(3)接收器部分:信道中的光信号由光接收部分实现光电变换,为了去除噪声及码间干扰等功能。红外无线数字通信系统接收部分包括光接收机部分及后续的采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等部分。红外无线光接收机常采用放大器,并要求为带宽大、增益高、噪声低、干扰小、频率响应与信道脉冲响应匹配。为了滤去低频噪声及人为干扰需采用带通滤波器。为了获得大的光接收机工作范围及瞬时视场,常采用球形光学透镜。

2.2.3红外通信的特点

无线通信的方式有很多种,利用红外光进行通信具有以下特点: ·频率高,波长短,所发射的能量集中空间传播时的衰减系数小,可保证信号的有效传送;

·红外线是人的肉眼看不见的光线,保密性强,选用它作为信息载体,装置工作时不存在视觉污染,对人体没有伤害;

·传播范围不受局限,不存在频率干扰问题,与无线电波方式相比,不必就频谱资源问题向有关部门进行申请和登记,易于实施;

·具有良好的指向性,当传送设备和红外接收端口排成直线,左右偏差不超过15度的时候,红外装置运行效果最好;

·红外线不能穿过或绕过人和物体,在数据传输时,不能阻断光路; ·目前产生和接收红外信号的技术已经比较成熟,元件体积小,成本低制作简单、易于产生和调制等优势。

2.3红外通信编码的基础知识 通常,红外遥控收发器将信号(二进制脉冲码)调制在38KHz的载波上,经缓冲放大后送至红外发光二极管,转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种,其中最为常用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。前者以宽脉冲表示1,窄脉冲表示0。后者脉冲宽度一样,但是码位的宽度不一样,码位宽的代表1,码位窄的代表0。

遥控编码脉冲信号(以PPM码为例)通常由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码,由宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成(不同的遥控系统在高低电平的宽度上有一定区别),用来标志遥控编码脉冲信号的开始。系统码也叫识别码,它用来指示遥控系统的种类,以区别其它遥控系统,防止各遥控系统的误动作。功能码也叫指令码,它代表了相应的控制功能,接收机中的微控制器可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码,反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。为了提高抗干扰性能和降低电源消耗,将上述的遥控编码脉冲对频率为38KHz(周期为26.3ms)的载波信号进行脉幅调制(PAM),再经缓冲放大后送到红外发光管,将遥控信号发射出去。

地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示,两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。

红外遥控发射器发出的红外编码波形,可以明显看到,上半部分是一组一组的字码,每组字码之间有同步码隔开。下半部分是放大的一组字码:一个字码由12位AD码(地址码加数据码,比如8位地址码加4位数据码)组成,每个AD位用两个脉冲来代表:两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。

PT2262每次发射时至少发射4组字码,PT2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。

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