一种红外光数字模拟通信装置的设计

一种红外光数字模拟通信装置的设计摘要本文介绍基于51单片机的红外无线数据传输系统的原理。红外传输系统是一种利用红外线作为传输的无线数据传输方式，它相对于无线电数据通信具有功耗低、保密性高、低电磁干扰、价格便宜等优点，目前发展迅猛，尤其是在近距离无线数据通信中得到广泛的运用。在硬件设计原理的介绍中，主要分析了系统中红外发射电路、红外接收电路和DS18B20温度传感器电路。在系统设计的介绍中，我们主要分析控制温度传感器采集数据、对数据的编解码；而液晶显示软件则是为了具有更好的进行人机交互界面。通过调试后，本系统基本达到预期要求，1、具有自动搜寻一帧数据起始位的功能，这样可以有效防止外界的干扰，因此本系统具有广阔的实用价值。2、正确实现通信功能，在2400波特率下通信距离达到4米左右。关键词：STC89C51单片机；红外通信；调制解调；串口通信AbstractInthispaper,weareintroducedinfraredwirelessdatatransmissionsystemstheorythatbasedonthesingle-chipmicrocomputer51.Infraredwirelessdatatransmissionsystemisawirelessdatatransfermethodthatusesinfraredasatransmissionmedium,Comparedwiththeradiodatacommunication,ithasmanyadvantagesinpowerconsumption,Productioncosts,electromagneticinterference,andtheconfidentiality.Atpresent,thistechnologyisdevelopingrapidly,Inparticular,Itiswidelyusedinshort-rangewirelessdatacommunications,Inthehardwaredesignprincipleintroduction,Wemainlyanalysisinfraredtransmitter,IRreceivercircuit,DS18B20temperaturesensorcircuit,aswellasmicrocontrollerperipheralcircuits.Inintroducingthesystemsoftwaredesign,WemainlyanalysisMCUserialcommunicationprotocol,tocontroltemperaturesensordatacollection,datacoded;And,Thesoftwareoftheliquidcrystaldisplayisbettertohavetheman-machineinterface.Throughdebugging,thesystemachievedtheexpectedgoals,1,withanautomaticsearchfunctionofinitialdata,thiscaneffectivelypreventoutsideinterference;2,thesystemcancorrectachievedouble-communicationsfunctions,in2400baudrate,thecommunicationdistancecanreachabout4m。Keywords:STC89C51SCM；Infraredcommunication；Modem；SerialCommunication-目录第1章概要.1第1.1节红外技术的国内外发展及现状.1第1.2节本课题的主要研究内容.1第1.3节本课题的研究目的和意义.2第2章红外通信技术介绍.3第2.1节红外通信系统的基本组成.3第2.2节红外通信系统工作原理.3第2.3节通信协议.3第3章系统分析.5第3.1节系统框图设计.5第3.2节系统性能指标.5第4章系统设计.6第4.1节系统硬件电路设计.64.1.1.温度采集电路设计.64.1.2.单片机外围电路设计.64.1.3.数据调制和红外发射电路设计.64.1.4.红外接收电路设计.84.1.5.LCD显示电路设计.9第4.2节系统软件功能实现设计.104.2.1.温度采集模块设计.104.2.2.串行通信软件设计.11第5章系统测试.16第5.1节系统实物图.16第5.2节系统对比图.165.2.1.当前温度（16.8C）.165.2.2.加热温度（18.2C）.17结论.18参考文献.19致谢.19附录.20附录1：程序.20附录2：电路图.31-0-第1章概要第1.1节红外技术的国内外发展及现状笔记本电脑和个人数字产品的增长，红外无线通信从最初的几Mbps的已经达到了现在的几百兆比特率，人们对红外个人无线传输系统桌面和网络系统的无线通信进行了大量的研究。红外无线数据通信能满足的数据通信的要求的也越来越高，并具有巨大的，无限带宽的潜力。红外无线数据通信也有一个较低的价格和功率消耗的优点。当1Mbps的传输速率，红外无线通信约需功率1W，可无线电通信需要约功率为150mW。由于红外线可以穿透墙壁和其他不透明的物体，从而具有较高的安全性信息传输。然而，红外无线通信不能穿透对象实现发送，反射光与环境光会干扰红外线的无线通信。即使这样，也不会影响到红外线的无线通信技术在室内通信地位。红外技术的发展促进了红外通信技术的发展，尤其是20世纪90年代在通信技术有了新的发展和更广泛的应用。在1993年，一个由元器件，计算机系统，外围设备和电信厂商组成的大集团-红外无线数据协会（IRDA），以商定一套标准的红外线通信协议。现在约有100多家厂商的支持这个红外线通信标准。在PC，如微软、苹果、东芝等的主要开发，已在计算机之间使用该高速红外数据的数字设备的通信引入。第1.2节本课题的主要研究内容本次课题是借助51单片机来实现功能的，其根本任务就是要完成基于红外线的无线发射、接收和数据处理等问题，在设计过程中主要的任务有以下几个方面：掌握红外无线传输系统的基本组成和红外无线传输系统原理；对系统进行一块一块的分析，其中有数据的采集、数据的发射、数据的接收、调制与解调、串口的通信、LCD的显示和数码管的控制。掌握对于51单片机、红外通信、LCD1602液晶一定要掌握其控制原理；在进行电路布线时一定要注意信号干扰问题；掌握信号的预处理、信道编解码方式、理论分析与计算（红外发送距离和接收功率、非均匀量化信噪比高、脉冲频率和宽度)和测试及性能数据；从对此系统的有效的通信距离和传输时的波特率的测试，得到系统的性能指标数据。通过以上的过程基本上就能设计出能进行红外无线数据传输的通信系统，并且可以通过串口传输到电脑上实时数据监控。由于编码技术和调制技术的发展与应用，红外无线通信得到极大程度的应用。-1-第1.3节本课题的研究目的和意义在电脑技术发展的早期，线缆传输需要特制的接口，有限线缆的制造成本较高。于是人们就开始研究无线的数据传输来取代这种传统的线缆传输，就有了现在比较熟悉的红外、蓝牙等无线传输技术。红外无线技术与其他无线技术比较有许多优点：1、红外线在传输过程中不受无线电干扰，因此具有很强的保密性和稳定性；2、红外无线数据传输系统相对于别的无线传输系统来说，结构要简单的多，因此可以降低整个系统的成本；3、红外线具有很好的方向性，所以它特别适合方向性很强的无线数据传输；4、其传输不受地域的限制既可以在室内使用也可以在室外使用。5、红外无线数据传输还具有低功耗的特点；6、随着编码调制技术的发展，其数据传输速率越来越高，信息容量也变得越来越来大。现在红外通信技术得到迅猛的发展，广泛运用于移动设备、室内办公设备、各种近距离遥控系统以及电脑外围设备等。虽然红外无线数据传输还存在一些不足，但是他在近距离数据传输和控制上相对于别的无线传输方式还是具有很大的优势。所以，研究红外无线数据传输是一个非常有意义的课题。-2-第2章红外通信技术介绍第2.1节红外通信系统的基本组成红外数据的发射、数据的信道传输和数据的接收组成了红外通信系统。发射部分：主要包括红外发射器和编解码控制器；信道部分：信道是传输信息的载体，本系统是以红外线作为传输媒介进行通信的；接收部分：主要包括红外接收器和解码控制器，其主要功能就是完成接收信号的正确解调和解码。图2-1所示的就是一个最基本的红外无线通信系统。MCU红外发射器红外接收器MCU数据传输传输信道数据传输图2-1红外通信系统基本组成第2.2节红外通信系统工作原理红外传输是利用950nm的近红外波段来作传输载体，先将发射端的二进制数字信号调制到38khz的载波上后，然后利用将电信号转化成光信号，在接收端将光信号重新解调成电信号，然后经过一系列的滤波放大电路来进行电信号的解析。第2.3节通信协议红外无线通信具有标准的应用协议，这个协议是由红外数据委员会所建立。红外数据委员会是一个旨在建立开放的红外数据通信标准的工业机构间协作组织。红外数据委员会规定了红外物理层协议、红外链路访问层协议、红外链路管理层协议，并且还规定了一些专门的应用层协议。协议结构如图2-4所示。图2-4红外通信协议结构红外物理层协议是规定了自由空间中点对点电器设备之间采用半双工通信的红外链-3-接标准，规定串行红外(SIR)数据发射速率分别至115.2Kpbs、0.576Mbps、1.152Mbps、4Mbps、16Mbps。链路访问层协议是在物理层协议的基础上进一步规定了通信协议中堆栈的分配。目前只对LOS方式作了规定，包括协议服务、环境假设、协议实现的消息表、对消息的编码、消息交互规范，该链路协议适用于点对点或点对多点传输。红外链路管理层协议为多个软件应用能够独立、同时地操作入口提供支持，从而共享一个IrLAP连接。-4-第3章系统分析第3.1节系统框图设计在系统设计时，在数据的传输过程中实行单向通信，通过数码管LCD液晶显示增加了人机交互功能，在使用中也有很大的实用性。下图3-1就是我们本次系统的结构框图。温度传感器数据采集单片机微控制器LCD本地显示数据发射红外调制发射无线信道红外解调接收数据接收单片机微控制器LCD本地显示图3-1系统整体结构框图整个系统分为两部分：发射部分和接收部分。首先，通过单片机对温度传感器的控制来采集温度；然后，把采集到的数据送到单片机中进行分析处理，并通过LCD进行温度显示；通信部分，它主要包括发射和接收两部分；发射部分：通过DS1820温度传感器采集温度传输到单片机中，单片机进行自动编码，在由其产生的信号调制到38khz的载波上，再由红外发射管发射；接收部分：利用一体化的集成红外接收头HS0038B接收到38Khz频率的信号，通过其内部的电路的放大滤波解调重新获得初始的信号。第3.2节系统性能指标本系统的设计中，首先要实现的功能就是完成数据的正确发送和接收；最后，显示部分一定要很直观的反应系统的工作状态、数据处理情况等。因此，根据以上要求设计本系统的性能指标如下：(1)、正确的通过红外线进行数据发射和接收；(2)、采集的环境温度数据精确到小数点后一位；(3)、红外的有效传输距离2m；(4)、显示部分准确显示系统的工作状态、工作模式、温度数据等；(5)、具有自动搜索一组数据标志位的能力，即使在某一时刻数据被打乱，接下来只-5-要通信信道通常，系统就能自动搜索正确数据的起始位。-6-第4章系统设计第4.1节系统硬件电路设计4.1.1.温度采集电路设计本次电路设计中，我用的是DS18B20温度传感器来采集温度，DS18b20体积小、使用范围广、价格便宜，是单线的数字温度传感器。DS18b20有三个引脚一个接地，一个接电源，一个与单片机的I/O相连。其电路图如下所示图4-1DS18b204.1.2.单片机外围电路设计我用的是STC89C52单片机，是一种性能高、功耗低、具有8K可编程Flash存储器CMOS8位微控制器。图4-2单片机系统电路图4.1.3.数据调制和红外发射电路设计数据的发射在本次系统有着至关重要的地位，它的性能好坏直接影响到我所设计的系统能否正常无线通信和通信有效距离；在设计时查询大量资料，我发现这部分需要解决的问题主要有两个方面：如何进行数据的调制。如何将调制好的数据通过红外发-7-射管发射。下面就从上述两个方面进行展开分析：(1)、载波电路设计系统要实现的功能为：红外无线传输，需要传输的温度数据由单片机串口发送，信号抗干扰的性能较差频率较低，只有当调制的频率远远大于传输信号的频率时，才有可能增加信号的抗干扰能力和加长传输的有效距离，这则需要有一个载波电路的设计，在这个系统中我是利用单片机的定时器产生的。下面主要分析信号是如何调制到载波上去的。本系统中需要传输的信号是由单片机串口发送出来的，载波和信号是通过一个二极管搭建与门电路。上述的与门电路实现了让基带信号调制到38Khz的载波信号上的功能，通过调制好的信号控制三极管的导通与截止，导通时红外发射二极管就会发射红外线其波长为940nm左右，传输时信号传输波形如图4-3所示。图4-3信号传输波形(2)、红外发射电路设计本系统电路发射部分采用的是日本NEC公司生产的SE303红外发射二极管，此二极管导通时的管压降小于1.4v外形与市面上的普通发光二极管极其相似。本系统需要红外通信过程中通信距离尽可能的远，但是，小功率的红外发射二极管的正向工作电流为3050mA，如果长时间超过电流的工作范围，容易使红外发光二极管损坏；如果本系统采用直流脉冲电流驱动方式时，脉冲电流的平均值与恒定的直流值相等时，那么脉冲电流的幅度要比允许的工作电流大得多发射效率也较高。其电路如图所示。其中R17、R20为限流电阻，以防止流过SE303的电流过大而损坏管子。在电路图中三极管工作在开关状态（截止和饱和导通），功率计算如下，Ve为SE303的导通电压，Vce为三极管发射极与集电极之间的电压，则当饱和导通时电流I=（5VeVce）/R17=(51.20.3)/20=0.175A;那么其功率为P=UI=1.2*0.175=0.21W，当脉冲占空比q0.5，因此平均功率为P/2=105mW,电阻R17的功率Pr=20*0.175/2=1.75W,由此可见R17要大功率的电阻才能分担电路中的压降。-8-图4-4红外发射电路图4.1.4.红外接收电路设计本电路中才用的红外接收二极管是一种光电二极管，对于这种二极管它的阻值是有进入其中的光通量的多少所决定的，放大器要有高的放大倍数外，还要具备低噪声并具有对信号波的解调能力。在这种电路的搭建中，对抗干扰能力的要求十分的高，如果手工焊接的话，容易出现较多的干扰，因此，我选择了红外接收头HS0038B。图4-5HS0038B管脚图HS0038B包含集成红外接收、放大、滤波和比较器输出的，它的特点有灵敏度高、低功耗、TTL及CMOS兼容、抗干扰强。其内部电路图如下：图4-6HS0038B内部框图及典型应用电路图HS0038B红外接收二极管是用来接收38Khz的红外线，当接收到此信号的时候输出的为低电平。当没有接收到此信号时，输出为高电平，单片机的输入端能够直接响应标准高低电平的变化。-9-图4-7HS0038B的接收与输出波形4.1.5.LCD显示电路设计LCD显示能够更好的显示出所表达的温度，因为价格低廉，抗干扰能力强在实际的电子设备应用中十分普遍。在当今这个节能社会中，低功耗的显示是电子显示的首选。其外观如图所示。图4-8LCD1602液晶显示器LCD1602是一款16脚接口字符型液晶显示器,使用2行16字的5*7点阵图形来显示，各引脚情况如表所示。表LCD1602引脚功能介绍第1脚VSS电源地第9脚D2双向数据线第2脚VDD+5V电源第10脚D3双向数据线第3脚VEE液晶显示偏压信号第11脚D4双向数据线第4脚RS数据/命令选择端第12脚D5双向数据线第5脚R/W读/写选择端第13脚D6双向数据线第6脚E使能端第14脚D7双向数据线第7脚D0双向数据线第15脚BLA背光源正极第8脚D1双向数据线第16脚BLK背光源负极LCD1602数据端指令端直接与单片机的I/O口相连接，当3脚VEE液晶显示偏压信号接地与接电源时，对比度最强，可以在其中加入一个排阻来改变它的对比度大小。-10-图4-9单片机与LCD1602液晶的连接电路第4.2节系统软件功能实现设计本次课题的要求是一种红外数字通信装置的设计，即在此次设计中红外线是作为无线数据传输的媒介，我要明确所要传输的是什么数据，数据是如何通过红外线传输的；收到的数据有数如何解调出来的，在人机交互系统中如何给人更好的体验。4.2.1.温度采集模块设计在前面的硬件部分已经分析了DS18B20的结构及功能，现在我们主要分析其软件控制指令及其方法。因为DS18B20是支持“一线总线”接口的温度传感器，与单片机的连接方便、占用口线较少等功能，但是由于单片机对DS18B20发送指令和接收它回传给单片机的数据都是通过这单根总线进行通信的，所以在程序编写过程中必需注意时序问题：1、DS18B20从测量结束到温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这个延时必需保证的，不然，则会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85；2、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传输，因此对DS18B20进行读写编程时，必需严格保证读写时序，否则将无法读取测量结果。3、在DS18B20测量温度程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦有某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，则没有返回信号，程序就会进入死循环，这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时都要给与重视。另外在进行通讯时必须先建立ROM操作协议，才能进行存储器和控制器操作。因此，控制器必须先提供下面5个ROM操作命令之一：读ROM；匹配ROM；搜索ROM；跳过ROM；报警搜索。这些命令对每一个器件的激光ROM部分进行操作，成功执行完一条ROM操作序列后，即可进行存储器和控制器操作。(1)、DS18B20的控制时序-11-A.初始化T0时刻单片机总线发送一个复位脉冲，然后T1时刻进入接收状态，DS18B20在T1时刻等待1560us后，DS18B20在T2发出存在脉冲。图4-10DS18B20初始化时序图B.写时从t0时刻开始所需写的位送到总线上，DS18B20在t0-t1间对总线采样。若低电平，写入是0；若为高电平，写入是1。写两位的间隙大于1us。图4-11写0时序图4-12写1时序C.读时在t1时刻将总线置为高电平，开始读时，读时在t1时刻后t2时刻前有效。也就是说在1us之内读入所给的二进制数据。图4-13读时序(2)、DS18B20的程序流程图对DS18B20的操作一般包含下面四个步骤：1、初始化；2、ROM操作命令；3、存储器操作命令；4、执行/数据。其中的初始化如上面的时序中讲到的一样；然后就是对ROM的操作，DS18B20片内有光刻64位的ROM，它可以看成是该DS18B20的地址序列码。通过光刻ROM我们可以得到每个DS18b20的序列号可以更好的分辨与应用。由于我们此次系统设计在单总线上左右一个DS18B20，那我们就直接跳过匹配ROM（SkipROM）的操作就行了。接下来就是对存储器的读写操作，其中读写“1”和“0”与上面的时序操作一样。最后就是将接收到的数据进行微机处理；这样就完成了一次对DS18B20的访问过程。其具体程序流程如图4-14所示。-12-初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换延时1us初始化跳过ROM匹配读暂存器送入单片机处理图4-14DS18B20控制程序流程图4.2.2.串行通信软件设计本次系统的通讯设计虽然是红外无线通信，但就其本质还是基于单片机的串口通信，只是在通信的过程中利用红外线作为传输媒介取代传统的电缆传输。因此系统软件设计也主要是对单片机串口通信的设计。(1)、串行通信的字符格式串行数据传输的定义是：数据传输按位顺序进行，最少只需一根数据线就能完成通信，成本低但速度慢。串行通信又可以分为异步通信和同步通信两种方式。单片机中使用的串行通信都是异步方式，因此下面只介绍异步通信。异步串行通信以字符为单位，即只能一个字符接一个字符的地传递，具体的字符格式如图4-15所示。位34567图4-15异步串行数据传输的字符格式（1）起始位。发送器通过发送起始位而开始一个字符的传送。起始位使数据线处于低电平状态。（2）数据位。起始位之后就传送数据。传送过程中低位在前高位在后。（3）停止位。停止位在最后，用以标志一个字符的传送的结束，它对应于高电平状态。停止位可能是1、1.5或2位。（4）帧。从起始位开始到停止位结束的全部内容称之为一帧，帧也就是代表一个字符的完整通信格式。(2)、串行通信的数据通路形式-13-（1）单工形式。其数据传输是单向的。通信双方中一方固定为发送端，另一方则固定为接收端。（2）全双形式。其数据传输是双向的，且可以同时发送和接收数据。（3）半双工形式。数据也是双向传输的，但是任何时刻只能由其中的一方发送数据，另外一方接收数据。在本系统设计中，如果在发送的同时接收也在运行，则红外接收端将接收到自己发送的数据，这样就会引起通信出错；但同时又要实现双向通信，因此系统采用半双工通信的方式。通信示意图如图4-16所示。接收发送端接收发送端数据线地线图4-16半双工形式的串行通信(3)、串行通信的工作方式51单片机的串口通信共有4种工作方式，具体如表4-1所示。在本次系统中使用的是串行工作方式1，方式1是10位为一帧的异步通信方式。包括一个起始位，表4-1串口传输数据的结构SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器focs/1201方式110位异步接收发送器可变10方式211位异步接收发送器fosc/32或focs/6411方式311位异步接收发送器可变8个数据位和1个停止位。(4)、串行通信传输速率的计算方式1的波特率是可变的，它是以定时器T1作波特率发生器，其值由定时器1的计数溢出率来决定，其计算如公式1所示：波特率=（定时器1溢出率）（1）mod23s其中SMOD为电源控制寄存器的最高位，其值为1或0。当定时器1作为波特率发生器使用时，应选用工作方式2，因为工作方式2具有8位自动重装载功能，这样可避免程序反复装入初值所引起的误差，使波特率更加稳定。假如设定其初值为M，则计数器溢出周期如公式2所示：T=其中，是晶振频率。（2）2(56)focsfocs则波特率计算如公式3所示：-14-波特率（3）mod231(256)sfcsM如果波特率已知的情况下，定时器T1的计数初值可由公式4可得：其中，B代表波特率。（4）mod256384sfcM例如要在串口通信中使用的波特率为1200b/s，则可以根据上面给出的计算公式来计算T1的初始值，其计算过程如下（假使波特率不增倍及smod=0）：晶振频率为11.0592MHZ。（5）601.059226384M即T1工作在方式2的情况下，且赋予TH1=232，TL1=232的初值，则串行通信的波特率为1200b/s。(5)、串行通信软件设计流程图在本次系统设计中串口通信的主要任务是传输本地采集的温度数据，然后在接收端将接收到的数据显示出来，并且还要有双向通信的功能；在温度数据处理过程中最关心的是数据的符号和数据的大小。因此，我们设计数据的符号用一个字节来储存；数据的大小分为整数部分和小数部分两部分来储存；又因为通信媒介使用的是红外线；所以，当有物体阻挡时，接收方就会接收不到发送来的数据信号，即使重新顺畅信道，由于单片机分不清符号位和数据位的顺序，则数据处理就会全部出错；所以，在发送温度数据之前先发送一帧判断数据，接收端只有在接收到此数据后才认为后面跟的是正确的温度数据，否则将放弃数据接收。这样传输一组温度数据需发送5帧数据（可以将其存放在一个数组里面）。只有将一个完整的温度数据接收完成时，才将接收到的数据送去计算处理（及显示出来）。数据发送的格式如下：表4-2发送的顺序0123发送的数据判断字符符号温度整数部分温度小数部分发送部分的程序流程图如图4-17所示：-15-开始串口初始化发送温度数据一次温度数据是否发送完毕？Y发送判断信号N发送下一组数据图4-17单片机串口发送程序流程图接收部分程序流程图如图4-18所示：开始串口初始化Y接收一帧据是否为判断信号？N保存接下来的4帧数据继续接收新的温度数据图4-18单片机串口接收程序流程图-16-第5章系统测试第5.1节系统实物图此次系统设计我应用到的元件有：温度传感器DS18b20，红外接收传感器HS0038B，52单片机，LCD液晶显示器，SE303红外发射二极管，元件的布局直接影响着布线的工作难度，所以在器件布局过程中主要注意以下几个方面：1、同属于一个模块的元器件最好相互靠近一些；2、不同的模块应该划分清楚；3、发热量大的元器件应尽量放在电路的边缘，有利于散热。系统组装过程中，首先就是元器件的焊接，在元器件焊接之前应该先用纱布将电路板打磨一遍，这样可以将铜箔氧化的部分去除掉，以便于焊接；在焊接过程中还要注意焊锡的量要得当，过多可能造成电路短路，过少有可能造成虚焊；元器件焊完后，给发热量大的元器件装上散热片，这用有利于散热增加系统的稳定；最后可以在板子的四个角上安装四个铜柱，一方面可以增加整个结构的美观，另一方也可以使避免电路板放在导电体上发生短路的危险。通过以上步骤，一个完整的电路硬件部分就制作完成了，这时可以再检查一下是否有元器件漏焊、焊错的情况，以确保电路的正确。第5.2节系统对比图5.2.1.当前温度（16.8C）-17-5.2.2.加热温度（18.2C）-18-结论红外无线数据通信发展非常迅猛，它可以广泛运用于军事保密通信、家用电器遥控、工业控制等领域。本文中所介绍的应用于单片机的红外通信装置，利用单片机本身具有的串行通信功能，替代红外通信中的编码、解码，从而在软件上大大减少了系统的设计时间。并且通过单片机串口通信具有硬件电路简单、成本低廉、编程方便、通信可靠性高的特点，实现了通信双方非接触式的数据传送。主要完成以下任务：（1）设计的红外无线通信系统基本上实现了预期的目标和要求，系统能实现环境温度的采集、数据的调制与解调、红外线的发射与接收、双向通信、液晶实时显示模式与数据等功能。（2）理论知识的学习，主要包括：1、对单片机串口通信进行了学习和研究，为本次系统的通信软件设计打下了良好的基础；2、研究DS18B20温度传感器的控制方式，这样为系统的数据传输提供了有意义的数据来源。3、研究LCD1602液晶的控制时序；通过液晶的实时数据显示，让系统具有更好的人机交互界面。（3）在系统软硬件设计好以后，进行整个系统的功能测试，主要测试项目有：通信距离、传输速率、误码率；最后，根据出现的问题进行系统优化，让系统工作在最佳状态。（4）根据设计好的硬件电路，使用C语言编写系统软件，其中是对KEIL软件的应用很重要。通过本次系统的设计，我学到了很多以前没有接触过的知识和方法，深刻体会到以下几点：（1）要学会分析问题和解决问题，因为理论和实践有时会存在很大的差距，所以当出现问题时，一定要正确的分析问题所在地。可以向老师和有经验的同学请教，他们独到的见解有时让自己恍然大悟。（2）一定要要把基础理论知识弄清楚，因为很多复杂的电路，其本质都是由基本的电路构成。所以，在进行理论设计之前，最好把以前学过的数电、模电、高频、通信等知识再温习一遍。（3）正确掌握实验仪器的使用，对系统的调试是非常有帮助的。其主要的仪器有单片机仿真器、烧录器、数字示波器等。虽然本系统基本上实现了预期的功能，但仍然存在一些不足，主要有以下几个方面：-19-（1）由于红外光为短波，无法长距离通信。（2）红外发射模块与红外接收模块的对接，具有一定难度。（3）红外传输过程中编码复杂，对整体影响很大。-20-参考文献1.陈永甫.红外器件与典型应用M.电子工业出版社，2004.2.马全喜，李晓慧，何怀明.电子元器件与电子实习M.机械工程出版社，2006.3.谢维城，杨家国.单片机原理与应用及C51程序设计M.清华大学出版社，2006.4.张大明等.单片微机控制应用技术M.机械工业出版社，2006.5.肖景和，赵健.红外线热释电与超声波遥控电路M.人民邮电出版社，2003.6.曹雪虹，张宗橙.信息论与编码M.清华大学出版社，2004.7.周立功等.单片机实验与实践教程（三）M.北京航空航天大学，2006.8.曹志刚，钱亚生.现代通信原理M.清华大学出版社，1992.9.李光飞，胡佳文等.单片机课程设计实例指导M.北京航空航天大学出版，2004.10.李广第，朱月秀等.单片机基础（修订本）M.北京航空航天大学出版社，2001.11.盛琥.一种利用单片机实现的红外通信接口J.电子科技2005，8（总第191期）,2005:47-54.12.潘言全.利用单片机实现的红外通信接口J.中国水运，2007，7（5），2007：138-141.13.付辉,阳璐,尚治国,杨栎平.红外光通信装置J.电子世界,2013,(18).14.刘勇,王昆林,徐卫华.基于红外光通信电路的设计与制作J.电子世界,2013,(21).15.光通信可见与红外、紫外通信J.中国光学与应用光学文摘,2005,(4).16.高珊,温从溪,黄国辉,.基于STM32单片机和EM310的无线终端设计J.工业控制计算机,2013,(2).17.刘继超,赵燕,史迎春,.PCM编码的FPGA中继器设计J.信息通信,2011,(3).18.刘凌云,.红外光调制语音传输系统设计J.十堰职业技术学院学报,2011,(4).19.宋岩,刘永智,.红外光通信在ETC中的应用J.现代电子技术,2006,(17).20.汪井源,张正线,.局域网中的无线红外光通信技术J.军事通信技术,2000,(3).21.张晓红,SasanSaadat,乔为民,敬岚,苟世哲,刘军科.红外通信IrDA标准与应用J.光电子技术,2003,(4).22.巩书兰,郭文成,.红外感应控制系统J.民营科技,2007,(9).23.毛献辉,郭宏,朱昊.一种基于单片机的红外测控系统J.实验室研究与探索,2005,(6).-21-致谢历经两个多月的时间，本次论文即将顺利完成。刚拿到论文题目时，我完全对本次论文的主旨和纲要一窍不通。在此我要十分感谢我的指导老师丁老师，是老师耐心的指导、精辟的分析、渊博的知识，帮助我对本次系统设计的纲要有所领悟。毕业论文的完成也意味我的大学生活即将结束，我想借此机会感谢那些帮助过我的老师和同学，大学四年不止是一个求知学习的四年，更是一个为步入社会所必须经历的磨合阶段。我会铭记这段弥足珍贵的四年，因为这四年里有着太多快乐是我所不能忘的。本次设计的硬件设计是我自已在导师的指导下，明确了硬件要完成的内容，然后在图书馆和网络上查询相关资料，自已设计了硬件的电路图。其中遇到很多的困难，是丁老师不厌其烦的多次指导，我才得以实现功能。在软件设计中需要许多的专业软件，比如Protel、Visio、keil是我舍友黄林峰帮助我安装与教我如何使用的，在此对其表示真挚的感谢。本次设计中尚存在大量的不足之地，希望评阅老师能够提出改进的意见，我会积极修改。-22-附录：中英文文献翻译名称传感器与执行器B:化学-23-附录1：程序(1)、发射程序a)主程序#include#include#include#includedelay.h#include18b20.hsbitDs1=P32;sbitDs2=P33;sbitDs3=P34;sbitDs4=P35;unsignedcharcounter=0;unsignedcharcodeDisp=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x39,0x76;sbitCarryPin=P37;voidT0_ISR()interrupt1CarryPin=!CarryPin;voidT0_Init()TMODTH0=TL0=0xF4;ET0=1;EA=1;TR0=1;#defineMCLK11059200L#defineBAUD_RATE1200LvoidUartInit()SCON=0x52;PCON|=0x80;TMODTMOD|=0x20;TH1=256-(MCLK/12)/(16*BAUD_RATE);TL1=TH1;TR1=1;voidSendByte(unsignedchardat)-24-SBUF=dat;while(!TI);TI=0;voidDisplay(intnResult)P1=DispnResult/100;Ds4=0;delay(1);Ds4=1;P1=DispnResult%100/10|0x80;Ds3=0;delay(1);Ds3=1;P1=DispnResult%10;Ds2=0;delay(1);Ds2=1;P1=Disp11;Ds1=0;delay(1);Ds1=1;Ds2=1;Ds3=1;Ds4=1;delay(1);voidmain()floattemperature;intTemp;UartInit();T0_Init();while(1)if(counter=0)Temp=ReadTemperature();temperature=(float)Temp*0.0625;Temp=(int)(temperature*10);if(counter=1)SendByte(0xef);SendBy