基于单片机的红外通信测试系统的设计

基于单片机的红外通信测试系统设计摘要随着科学技术的高速发展与进步，单片机依靠着它较高的稳定性和性价比，被广泛应用于各种高智能的家用电器、仪器仪表等设备。当前科技下单片机对这些智能设备的控制优点体现为：外型简单、功能多样、性能稳定。红外线通信是当前科学技术下应用比较广泛的一类通信方式。它通过调制红外线的频率振幅等方式来达到通信的目的。红外线可以用来传输语言、文字、数据、图像等信息。红外线通信设备具有结构简单、耗能低、通信能力强、生产成本低等特点。我们的日常生活之中，身边的电视机、音箱、空调等都采用了红外通信控制。本论文先简单讲解了红外通信的原理，然后利用单片机设计红外通信系统，并描述了各部分组件和工作原理。并对红外通信系统之中的硬件还有软件进行设计和说明。使读者较对这一系统有比较直观的认知和理解。最后还利用本系统做实验来测试红外通信的特性。关键词：红外通信 单片机 硬件 软件 测试系统The design of infrared communication test system based on MCUABSTRACTWith the rapid development of science and technology, single chip with its high stability and cost, are widely used in all kinds of intelligent household appliances, instruments and other equipment. At the present stage of SCM control advantages of these smart devices include: the shape is simple, versatile, stable performance. Infrared communication is the use of a kind of means of communication widely under the current science and technology. It is through the modulation infrared frequency amplitude and other ways to achieve the purpose of communication. Infrared can be used to transfer language, text, data, images and other information. Infrared communication equipment has the advantages of simple structure, low energy consumption, strong communication capability, low production cost. Our daily life, TV, air conditioning, side speakers have adopted infrared communication control.This paper briefly explains the principle of infrared communication, then the use of single-chip design of infrared communication system, and describes the components and working principle. The infrared communication system hardware and software design and description. The reader is more intuitive understanding of the system. The characteristics also make use of the system to do experiments to test the infrared communication.Key Words：Infrared communication Hardware Software Testing system目 录第一章 绪论11.1 电磁波11.1.1 波动模型11.2 红外波及其应用21.2.1 红外波21.2.2 应用2第二章 红外通信基本原理32.1 通信原理32.2 红外材料特性32.2.1 红外辐射材料32.3 IrDA标准系统42.4 载波调制方法5第三章 红外通信测试系统63.1二极管工作原理63.2 光电二极管工作原理63.3 测试系统组成73.3.1 单片机控制电路73.3.2 MAX7219电路93.3.3 数码管显示电路103.3.4 红外收发电路123.3.5 蜂鸣器电路133.3.6 电源电路133.4 软件架构143.4.1 主流程图143.4.2 LCD1602流程图163.5 硬件制作与调试173.5.1 硬件制作173.5.2 电路板的制作173.5.3 硬件调试173.5.4 软件调试183.5.5整机调试18第四章 红外通信特性研究194.1 测量仪器194.2 材料红外特性的测量214.3 红外发射管角度特性测量21第五章总结235.1 总结23参考文献24附录A25附录B26第一章 绪论1.1 电磁波所谓电磁波，通常也被人们称作电磁辐射。它是电场还有磁场在空间之中同相振荡而且互相垂直并且以波的形式传递的动量和能量，它传播的方向和电场与磁场在空间中震荡方向成的平面垂直。电磁波的载体是光子，其传播并不需要任何介质，电磁波在真空能以光速传播。电磁波可根据频率分类，由低频至高频，能分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线以及伽马射线等。人类肉眼能够看到的电磁波的波长范围在380nm到780nm之间，人们称之为可见光。只要物体自身的温度比绝对零度高的话，它就能够向周围环境发射电磁波，而在我们的认知中根本不存在温度比绝对零度还低的物体。1.1.1 波动模型频率是光波的一个主要的物理参数。通常所说的波的频率就是其振荡率，国际单位制中频率的单位是赫兹（Hz）。每秒振荡多少次的频率就是多少赫兹。许多连续的波峰和波谷组成了波，波长是两个连续的波峰（或波谷）之间的距离。电磁波的波长差距很大，例如伽马射线的波长比原子的半径还要短，而无线电波的波长却可以达到有几十米。频率与波长成反比：V= (1)其中，V是波速（在真空中等于光速；在其它介质中，略小于光速），是频率，是波长。当波从某类介质透射到其他的介质中时，波速一般会有些改变，不过频率却不会改变。干涉是指有两个或者更多的波进行叠加后出现新的波样式。例如几个电磁波的电场是相同方向的，磁场也是同一方向的，那么这种干涉就是建设性的干涉；相反的，则是摧毁性干涉。电磁波的能量又被我们称为辐射能。这些辐射能一部分存在于电场中，另外一部分储存于磁场中。用方程表达（2）： (2)（2）式中，u是单位体积的能量，E是电场的数值，B表示是磁场，是电常数，是磁常数。1.2 红外波及其应用1.2.1 红外波红外线的波长一般在760nm到1mm之间，他是一种不可见光，波长长于可见光。物体所发射出来的热辐射的波段，穿透能力比可见光要强，俗称红外光，它在医疗、通讯、军事、探测等各方面有非常广泛的用途。1.2.2 应用热作用强是红外线的一个重要特性。所以人们经常使用红外线来加热食品。家里会使用红外烤箱来烘烤食物，浴室的暖灯则使用红外线来取暖，医学上也能够使用红外线来理疗。根据前面的介绍，我们不难设想出，如果我们能过“看”到红外线，那么我们将会看到一个光亮的世界，每一个物体都在发光。不过，如果物体的温度比它所处环境的温度高，它就会比环境更亮一些。因此人们想到了在处于没有可见光光源的环境下，利用这一原理来成像，并采用一些特殊的手段使人眼能够识别红外线图像，这就是夜视仪的原理。利用红外光能够在大气中传播的原理，可以利用红外测温仪来远程测量物体的温度。现代生活用有很多防盗器也都是利用这一原理设计的，以及一些生活中常见的装置如自动水龙头、自动灯、自动干手机等等。第二章 红外通信基本原理2.1 通信原理红外通信是使用波长为950纳米的红外辐射来当做传递信息的媒体。首先发射器把基带二进制的信号调制成一段连续的脉冲串信号，然后利用红外线发射器来发射红外线信号。接收端把所受到的光脉转变为电信号，然后通过放大、滤波等各种处理之后传输至解调电路来进行还原，从而解调成最初的二进制数字信号。一般使用的方式有两类，一是利用每一个脉冲串间的发射时间间隔来对红外线进行调制的脉时调制。另一类是改变脉冲的宽度进行红外线调制的脉宽调制。总体来说，红外通讯的根本本质是通过对二进制的数字信号进行调制和解调，然后使用红外线进行传输。2.2 红外材料特性 红外辐射也就是红外线(IR)。它和其它的可见光一样，虽然是一种人通过肉眼看不到的光线，但却也是客观存在的物质。不论何种物质，如果其温度比绝对零度(-273)要高，它便会往四周空间放射红外线。红外线的波长大约在760到1000 纳米之间。人们在应用红外线时，通常把它分成近红外区、中红外区、远红外区以及极远红外区这四个区域。而其中的远、中、近红外分别是指红外线在波谱中与可见光之间的距离的大小。红外线的波长、能量还有温度的关系可以用普朗克定律表示出来。红外辐射拥有比较好的穿透性，在穿透雾状或存在悬浮微粒的其它介质时，不太容易发生散射，并且能量消耗较小。所以红外辐射也被广泛应用于遥感、遥测夜视和光纤通讯等方面。2.2.1 红外辐射材料理论上，任何物体在绝对零度以上都可以向外辐射出红外线，不过通常所说的红外辐射材料是能够吸收热物体辐射，然后发射出大量红外线的物质。红外辐射材料通常可以包括三类：热型、“发光”型以及热“发光”混合型。红外加热的技术一般都会选用第一类材料。该材料的辐射特性是由红外辐射温度和材料的发射率的来确定的。其中发射率是这类材料的一个主要参数，发射率是相对于热平衡辐射体所提出的一个概念。热平衡辐射体，是指该物质在向四周环境发射辐射的时候同样在吸收着其他物质所发射出的辐射能量。当这个物体与外界进行能量交换速率慢到使物体在任何短时间内自身温度基本没有变化时，这个过程被看作是热平衡。实际上物体发射辐射的性能并没有黑体那么理想，在受到外界辐射源照射的时候，它并不能完全吸收一定波长的能量。因此，某一固定温度时，把物体实际发射出的辐射出射度和在同一温度时黑体所发射出的辐射出射度的比定义为发射率，也叫作全发射率。把各个波长的辐射的出射度与同波长、同温度时黑体发出辐射的出射度的比定义为光谱发射率（），通常可叫做单色发射率。图2.1 辐射体的单色发射率Fig.2.1 The radiator monochromatic emission rate2.3 IrDA标准系统国际红外数据协会(Infrared Data Association) 通常被简称为Irda，Irda先后发布了许多红外通信的协议，其中一部分地协议针对传输速率，也包括一部分针对红外通讯低功耗的。IrDA建立以后，为了使各种红外通讯产品都可以得到较好的数据传输，规定使用波长范围在850到900纳米之间的红外线。通常我们把符合IrDA红外通信协议的设备叫做IrDA器件。图2.2 Irda标准系统Fig.2.2 Irda standard system2.4 载波调制方法信道编码中很重要的一部分就是把载波进行数字信号的调制，由于通道及其相对应地设备对将要传送的数字信号有一些特殊要求，没有经过处理的数字信号源并不能够适应这些特殊的要求。于是我们必须要在在传输通道与信源编码之间插入信道编码。因为传输信道的频率带范围是有一定限度的，所以数据传递的快慢是通信系统中一个十分重要的参数。模拟通信并不能有效地控制传输效率，平时最多使用的残留边带调幅（VSB）和单边带调幅（SSB）可以使传送频带节省出大概一半的空间。但由于数字信号只存在“0”和“1”，于是数字调制就好像电报员按开关键来控制载波的方式，而数字信号地调制手段也就显得更为简单。在使用传输信道地每一个单位时能够组成许多不相同地调制方式，而且还能够详细的传送与描述其数学模型。现阶段，四维调制这类高维调制方式也有了非常快的进步，并且已经被加入到了高速调制解调器之中，为了能够更进一步地提升传送速率提供了牢靠的基础。简而言之，以数字通信进行的数据传送速度要远高于一般的模拟通信，调制技术的方式也要比模拟通信多，很大程度上提升了用户依靠实际的需求来选择系统配置的灵活性。第三章 红外通信测试系统3.1二极管工作原理二极管是一种被广泛应用的半导体原件，大部分的半导体材料是用掺杂的半导体材料制成(原子以及其它物质)。它的材料一般是铝砷化稼，在这种物质中，各个原子都能够完全和它们的邻居相结合，不会存在自由电子来传输电流。然而在掺杂物质中，会有一个多余的原子来改变电平衡，它要么增加自由电子要么创建出能使电子流通的空洞。这两个条件都能够使材料具有更高的导电率。半导体材料中有多余电子的称为N型半导体，因为它有一个多余的负电荷的粒子，因此在N型半导体材料中，电子从负电区域流向正电区域。半导体材料中带有多余电子空穴的称为P型半导体，因为这种材料中带有正电粒子，电子能够从一个空穴跳到另一个空穴。所以，电子空穴本身就显现出自由电子是从正电区域移动至负电区域。二极管是由N型和P型两种半导体材料连接在一起，两端都带有电子。如此组合起来使得电流只能向某一特定的方向传输。在二极管的两端没有电势差时，电子会顺着两种材料的汇合处从N型半导体流向P型半导体，这样就会出现一个损耗区。在这一区域中，半导体材料会变成绝缘体，其中的电子空穴将会都会被填满，因此就没有了自由电子，同时也没有了电流。3.2 光电二极管工作原理光电二极管是一种特殊的半导体元件，它可以通过利用PN结能够将光信号转换为电信号。光电二极管和普通的二极管在结构上有一定地差别，为了能够更加容易接收光线，光电二极管的PN结面积会比普通二极管做的更大，而电极面积却要比后者更小，并且PN结的结深通常都会很浅，会低于1微米。把光电二极管的两侧接上反向电压。在光线很弱地条件下，反向电流会很小，称其为暗电流。在二极管接收到光信号后，光子会将自身的能量传输至PN中共价键上的束缚电子，然后其中的一些电子就会断裂共价键，从而产生电子空穴对，这种通常被称为光生载流子。光生载流子的反向电压漂移的做用将参与运动，使二极管反向电流显著增加，反向电流的大小也将随着光照的强弱发生改变。此功能称为“光电导”。外部电路若是连接到负载上，将会获得随着光照强度变化而变化的电信号。现阶段在电子电路中，光电二极管和光电三极管都有着较为广泛的应用。光电二极管除了有一个面积比普通二极管更大的PN结以外，它的外壳上还有一个透明的窗口，可以被用来接收来自外界的光信号，从而进行光电转换。光电二极管一般用VD来表示。光电三极管也是一种特殊的原件，他除了能进行观点转换以外，还可以对信号进行放大处理。光电三极管通常只有两个引脚线：发射极和集电极。而且光电三极管也有一个同样的透明窗口来接收光信号3.3 测试系统组成测试系统采用单片机最小系统组成，外设模块采用红外发射管来进行数据的发送，红外接收管来进行数据的接收，从而来研究红外通信的特性。3.3.1 单片机控制电路图3.1 单片机控制电路图Fig.3.1 Single-chip microcomputer control circuit diagram图3-1电路为单片机电路。该电路的核心器件是AT89S52。AT89S52是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除的只读存储器的微处理器。这种微处理器可以反复进行1000次以上的擦除。这种单片机应用的是ATMEL高密度非易失存储器制造技术制作，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。应为将多功能8位CPU与闪烁存储器组合在单个的芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89S52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种适用性强性价比高的方式。内部结构如图所示 图3.3AT89S52内部结构Fig3.3 AT89S52 internal structureAT89S52在这里实现的功能主要是对数据进行编码，使用定时器产生38khz的振荡载波，通过红外线发射装置将含有数据的载波信号发送出去，对于红外线接收装置而言，将利用一体化红外线接收器，自动会滤除载波，得到数据。单片机内部不带RC振荡器，需要外部接入晶振，这里采用的是11.052Mhz的晶振，是为了对于串口通信做9600的时候，没有误差。51单片机的复位引脚是高电平有效，所以在设计复位电路的时候，需要注意复位引脚的电容电阻的接法，以防止接法有错，单片机连续不断的复位，而无法正常运行，找不到原因。单片机P0端口并不存在上拉电阻，这就意味着IO口将不能正常的输出高电平信号。为了解决这样的问题，在单片机的P0端口外部接入了上拉电阻，这样就可以实现高低电平的输出了。3.3.2 MAX7219电路图3.4 数码管驱动电路图Fig.3.4 Digital tube driver circuit diagram由于数码管是需要IO口大电流进行驱动，那么只是用单片机的IO口直接驱动是很难实现的，并且会对单片机的IO口造成一定的损耗，所以这里将主要采用专用的驱动芯片来设计，此外由于如果只是用IO口直接驱动数码管加三极管驱动也是支持的。只是由于这样会耗费大量的IO口，这样使得单片机的IO全部会被数码管所占用，效率很低。所以这里选用MAX7219对外接的数码管进行驱动。MAX7219采用的是SPI接口，它是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动装置,该装置连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，还能够连接条线图显示器或者是64个相互独立的LED。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。 MAX7221一个方便的四线串行接口能够连接所有通用的单片机。采用他进行扫描数码管，这样就大大的方便了单片机，省去了单片机的IO口的大量占用，效率大大提高。3.3.3 数码管显示电路 图3.5 数码管显示电路图Fig.3.5 Digital tube display circuit diagram数码管在这里的工作主要实现时间的显示，选用数码管可以很方便的进行数字显示，所以这里选择数码管进行倒计时显示是非常的适宜，那么对于数码管的驱动这里选择的是MAX7219，这样就省去单片机IO口直接驱动的能力，从而实现单片机利用SPI接口来发送数据，让数码管显示。数字显示原理是，如果一个特殊的段LED加上电压，那么这一特殊的段将被点亮，从而组成文字信息。要显示1，相应的显示应该是a、f、g、e、d、dp不亮b、c亮。通常较小的数码管只需要使用一个发光二极管，而大一些的数码管会用多个发光二极管拼接起来。我们一般使用的发光二极管单个单个管压是1.8伏，而电流一般在30毫安以下。图 3.6 MAX7219与数码管连接图Fig.3.6 MAX7219 With digital tube connection diagram3.3.4 红外收发电路 图3.7 红外收发电路图Fig.3.7 Infrared transceiver circuit diagram图3-7是红外收发装置的电路图的组成。其原理是微处理器产生4Khz的方波信号，然后控制红外线发射装置发射红外线脉冲。如果在此时没有任何障碍住红外线，红外线接收器随后将接收的光信号和光信号通过放大器，用于放大转换为一个电信号，然后该信号，由此产生的方波信号到微控制器，单片机可以接收相应的信号。当此时有遮挡物的时候，红外线接收管将接收不到红外管的信号，从而会使单片机的IO口一直保持着高电平。单片机将发生驱动蜂鸣器发生报警信号，并置为液晶屏上面的报警标志。3.3.5 蜂鸣器电路图3.8 蜂鸣器报警电路图Fig.3.8 Buzzer alarm circuit diagram 图3-8是蜂鸣器报警电路，他的主要功能是当有遮挡物遮住了红外收发电路，那单片机将会控制蜂鸣器产生报警的功能。因为蜂鸣器工作所需的电流较大，如果光是用单片机的IO并不能直接驱动它正常运行。所以这里使用了三极管进行驱动放大。一开始没有加三极管，蜂鸣器不正常发声，并且单片机还很烫，最终发现是由于驱动电流异常，才出现这样的一种状况。 3.3.6 电源电路这里采用的是线性电源。该通信系统的电源电路可以利用电池进行能量，但要注意应该选择相应指标和参数的电池进行供电。也可以利用下面的电路来直接用电源供电。图3.9 电源电路图Fig.3.9 The power supply circuit diagram电路电源采用3圆孔的插座方式，直接由专用的充电器电压采取电压，接入电压之后，使用C6电解电容进行消抖，并使用LED64指示电源是否插入，当电源插入的时候，LED64被点亮，表面电源已经接入，如果LED没有被点亮，就需要查看硬件是否出了问题。3.4 软件架构3.4.1 主流程图 图3.10 主流程图Fig.3.10 The main figure 从main()函数开始，单片机将对DS1302初始化，LCD1602初始化，红外感应进行检测，我们可以利用中断的方法来对其测试。图 3.11 方波图 Fig.3.11 Square wave figure单片机的IO口中断采用的是P3.3口进行控制的。此口初始化的时候设置为输入，对方波采样，当发生高低电平的时候，会进入中断函数当中实现相应的控制。驱动蜂鸣器报警，蜂鸣器报警的方式采用定时器产生不同的频率，从而实现音色调节。并置位LCD1602的标志位。3.4.2 LCD1602流程图 图3.12 LCD1602流程图Fig.3.12 LCD1602The flow chart图3.12是LCD1602流程图，只有按照这样的一种初始化方式才能够使得LCD正常的显示。图 3.13 LCD1602时序图Fig3.13 LCD1602 Sequence diagram 根据以上的指令设置就可以完成对LCD1602初始化，并可以使其正常显示。3.5 硬件制作与调试3.5.1 硬件制作单片机的设计和应用通常包括以下四个步骤：（1）硬件系统设计调试。如PCB印制板绘制、电路设计等。（2）应用程序的设计。如程序的构思、用软件编写等。（3）应用程序的调试。将硬件在线调试，在调试过程中对硬件和软件修改完善。（4）系统脱机运行检查。3.5.2 电路板的制作电路图设计好之后，还要用作图软件对电路图进行总体分析。电路板的设计要注意布局，让各部分元件清晰明了，还要注意电路图的美观。另外也要关注电路线条，过小的线条容易被腐蚀。3.5.3 硬件调试在硬件制作完成以后，我们需要按照设计步骤对制作好的硬件进行测试。第一要检查所用到的元件有没有损坏，是否都可以正常工作，导线电路是否连接正确并且导通。所用到的方法就是利用万用表检测导线、电容及电阻是否短接。然后再检查各个元件的引脚信号，在接通电路电源后，先用手感觉一下各个元件温度是否正常，如果出现过热情况则需要重复仔细检查；如果没有发热，接下来应该检查每个芯片的VCC端电压是否达到了预期的数值，应该接地的地方是否接地。确认后，利用示波器对电路中用到的每个引脚都检测一下信号波形。最后还需要联机调试，通常使用部分调试的手段。3.5.4 软件调试本系统的软件控制程序使用的是C51语言编程，利用Keil uVision3 MCS-51编程软件。如果编程过程中的语句出现语法上的错误，这个编程软件会自动提醒。所以软件调试中最重要的是检查头文件是不是正确，能不能与微型处理器的端口地址相匹配。然后是基于软件实现的可行性一步检验程序，以及程序是否符合嵌套的设计要求。3.5.5整机调试最后要进行的就是整机调试，这一过程主要是各个控制按钮是否正常控制，电路接线是正确与否。然后对每个模块分别测试汇总，最后让该系统能够满足最初的目标和计划。第四章 红外通信特性研究在当前的科技水平下，红外通信设备通常会用信号将载波先调制，之后再用接收端进行解调，还原出最初的信息。这么做可以有效地避免不同信号的相互干扰，使红外通信的效果得到保证。当载波被信号调制以后就会占用频带宽度，当然不同信号的调制会产生不同程度的带宽，例如传送一段音频信号通常要占用几千赫兹的带宽。所以不同的载波必须要有频率间隔而且还必须要大于所述信号带宽，这样才不会导致各个信号发生干扰。而载波所传输数据的容量是跟载波频率相关的，频率越高，通信容量相应也越大。而相比较而言，红外辐射的频率要比微波高，所以其潜在的信息容量和传送速率微波通信根本赶不上。通常红外辐射传播的介质有光纤和空间两种，在本设计中我们将利用空间传输。4.1 测量仪器这个实验采取数字光功率计进行。该系统首先将光感器件上接收到的光信号转换成为电流，然后再利用I/V电路以及放大电路获得一个电压信号。对这一电压使用滤波以及响应补偿放大，从而获取一个和功率值成正比地直流电压，最后让这一电压信号通过A/D转换，来获取可以描述功率大小的数字量。这个功率计可以和红外线接收电路使用同一光电二极管，并且需要一个按钮来进行切换。这样如果红外接收装置获取了变化地光信号，那么光功率计就可以迅速的计算出具体的数字量。实验测试系统由红外接收装置、凸透镜、红外发射器、信号发生装置、测试镜片、示波器和光功率计组成。首先信号发生器产生信号然后通过发射装置将红外线发射，然后经过空气或者测试片以后红外线被接收装置接收，随后接收装置将信号进行处理发送给示波器，最终显示出波形图进行比较。图4.1 实验系统及框图Fig.4.1 The experiment system and the block diagram本试验中用到的红外发射二极管可以承受的峰值电流大小是1A，如果想提高红外输出或者红外作用范围，可以将多个二极管进行串联，然后利用晶体管电路作为他的驱动电路。该系统需要充足地基极电流，可以通过往电路输入端加交变的信号从而形成简单的调制电路，图4-2是红外调制电路。 图4.2 调制电路Fig.4.2 Modulation circuit该系统的接收电路如4.3所示，接收装置覆盖有红外滤色片，作用是为了过滤可见光而只让红外光通过。检测器红外二极管，让器件形成最大受光区。在放大器端添加一个电滤波，消除低频与高频干扰后，最后处理输出的信号。图4.3 红外接收电路Fig.4.3 The infrared receiving circuit4.2 材料红外特性的测量通过调整红外发射器和红外接收器的角度来让光功率计获取到最大地光强。然后分别对3个厚度为两毫米的测试片进行测试，得到样品的透射光强，然后将接受管取下移动到放射管盘上面，从而测量出样品的反射光强。得到的相应数据如表4-1表4-1 背景光强=0/mw，初始光强I=3.78/mw该实验中，一号样品是普通的透明镜片，该样品可以使红外线和可见光全部通过并且基本没有衰减。二号样品是黑色镜片，可见光无法透过，红外光可以通过。三号样品是浅蓝色镜片，可见光可以通过，不过红外线的衰减比较严重。4.3 红外发射管角度特性测量把红外线发射管放到刻度线位置，利用光功率计记下该刻的光功率数值，之后得到出的读数应该先减去这一读数。开启红外线发射装置和接收装置，通过给发射管提供直流信号让它发光并且达到最大光强；改变红外接收管的位置和角度让光功率计能够获得最大的光强。然后调节发射管的角度（范围是至30），每相隔5得到一个光强数值（见表4-2），把角度作为横坐标，光强作为纵坐标，得到发光二极管发生光强与角度之间的关系曲线（图4-4）,然后算出方向半角值（光强超过最大光强60%以上的角度）。表4-2 背景光强=0/mw，初始光强I=3.85/mw 图4.4 发光管光轴角度与光强分布Fig.4.4 Luminous tube optical axis Angle and the light intensity distribution第五章总结5.1 总结红外通信测试这一设计实验对我的综合能力考查十分严格，首先通过对红外特性的研究，还有对单片机的学习，我较好的掌握了该设计的原理和设计思路。其次还熟悉了红外特性实验的实际操作步骤与过程，更重要的是通过这次红外通信测试系统的设计让我开阔了视野，并把所学知识有机地结合起来，增强了我分析问题以及解决困难的综合能力。通过此次毕业设计我不但学到了许多新的知识，而且巩固了原来学到的知识，并能够把所学的东西贯通起来，能够把软件的知识和硬件的知识有机的结合在一起，学会如何使硬件和软件配合工作。还学会了在调试过程中将遇到问题逐一解决的方法，如何验证电路的可行性，对自己以后的学习和工作会有很大的好处。参考文献1 李群芳,张士军,黄建.单片机微型计算机与接口技术M. 北京：电子工业出版社，20052 李朝青. 单片机原理及接口技术（第3版）M. 北京航天航空大学出版社，20053 李华单片机原理与接口技术，北京：清华大学出版社，33804 祁伟, 杨亭. 单片机C51程序设计教程与实验M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.5 谈世哲,胡少宏.电路设计与制版Protel 98M.北京：人民邮电出版社，19986 张茂青,吴坚,胡继康等.AVR单片机在新型干手机中的应用J.江苏电器,2003（03）：2729,387 张杨.基于EM78P419N单片机的消毒烘干机的设计J.现代电子技术,2011(01):1431458 Tomas C.Bartee. ComputerArchitecture and Logic Design. McGraw-Hill Inc.19919 王卫东. 模拟电子电路基础. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2003.210 阎石.数字电子技术基础（第五版）. 高等教育出版社，2006.5.11 戴玮，孙越胜，王保明. 红外通信特性实验. 2013年5期附录A附录B程序/* */ #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/IO口定义sbit lcden=P12;sbit lcdrs=P10;sbit lcdrw=P11;sbit been=P32;sbit light_sensor=P34;sbit CLK=P22;sbit IO=P23;sbit RST=P24;sbit key1=P14; / 选位调节sbit key2=P15; / 加1sbit key3=P16; /减1sbit key4=P17; /时钟调节键sbit key5=P13; uchar code table1= 2014-02-25 TUE;uchar code table2= 16:01:19 READY;uchar code table3= 2000-00-00 XXX;uchar code table4= 00:00:00 ;uchar code week1=MON;uchar code week2=TUE;uchar code week3=WED;uchar code week4=THU;uchar code week5=FRI;uchar code week6=SAT;uchar code week7=SUN;uchar code state_1= GO ;uchar code state_2=READY;sbit ACC7=ACC7;sbit ACC0=ACC0;/定义常量与变量char b7,/将十位和个位 c7,/c存放读.出时钟数据 a7=19,1,16,25,2,2,14; /a存放写入初始数据秒，分，时，日，月，星期，年 d7=0; /d存放报警时间写入初始数据秒，分，时，日，月，星期，年uchar t,q,wx=0,y,gw,dw,miao_record;uchar num,day=25,month=8,year=11,week=4;/ day1=1,shi1=0,fen1=0char shi=23,fen=59,miao=59;/函数声明void delay(uint g);void write_data(uchar date);void write_com(uchar com) ;void write_bite(uchar u) ;uchar read_bite(void);void write_1302(uchar ucAddr, uchar ucDa);void write_clock(uchar *p) ;void read_clock(uchar *p) ;void fenwei(uchar add,uchar date) ;void rlwei(uchar add,uint tian);void weeks(uint zhou);void keys(void); void record_time(uchar add,uchar dat);void siren_time(void);void init(void);/子函数/*void delay(uint g) / 延时子程序unsigned char j; while(-g) j = 50;while (-j); */ void delay(uint g) / 延时子程序while(g-)uint j=0;for(;j250;j+); void write_data(uchar date) / 1602传输数据 lcdrs=1; P0=date; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0; void write_com(uchar com) / 1602位选 lcdrs=0; P0=com; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0;void init() / 初始化函数 write_com(0x38); /输入指令码write_com(0x0c); /00001DCB D=1开显示,D=0关显示,C=1显示光标,C=0不显示光标,B=1光标闪烁,B=0光标不闪烁； write_com(0x06); /000001NS N=1地址加一，N=0地址减一，S=1，N=1整屏左移，S=1，N=0整屏右移，S=0不移动； write_com(0x01); /显示清屏 write_com(0x80); /地址码80H-8FH(第一行显示屏)90H-9FH(第一行右存显示屏) /40H-4FH(第二行显示屏)50H-5FH(第二行右存显示屏) for(num=0;num15;num+) write_data(table1num); write_com(0x80+0x40); for(num=0;num15;num+) write_data(table2num); write_com(0x80+0x10); /地址码80H-8FH(第一行显示屏)90H-9FH(第一行右存显示屏) /40H-4FH(第二行显示屏)50H-5FH(第二行右存显示屏) for(num=0;num15;num+) write_data(table3num); write_com(0x80+0x50); for(num=0;num12;num+) write_data(table4num); for(y=7;y;y-) by-1=(ay-1/10)0; i-) IO = ACC0; CLK = 1; CLK = 0; ACC = ACC 1; uchar read_bite(void) /读出1位字节 uchar i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; ACC7 = IO; CLK = 1; CLK = 0; return(ACC); /*DS1302读写程序* void write_1302(uchar ucAddr, uchar ucDa) RST = 0; CLK = 0; RST = 1; write_bite(ucAddr); / 地址，命令 write_bite(ucDa); /写1Byte数据 CLK = 1; RST = 0;void write_clock(uchar *p) /写入时钟多字节数据 uchar i; write_1302(0x8e,0x00); / 允许写 RST=0; CLK=0; RST=1; write_bite(0xbe); /写多字节命令 for(i=8;i0;i-) write_bite(*p); /按数组指针逐个写入,写入数据在主函数调用时指向b数组 p+; write_1302(0x00,0x5