红外通信装置报告

1、1发射模块无线发射! 音频输入载波产生红 外 发 射红外通信装置报告摘要本装置设计是一个红外光语音通信系统，该系统采用一对红外光发射、接收管作为 收发器件，实现了定向语音信号的传输，无明显失真的条件下最大传输距离可到2m。本次使用的通信方式是数字通信，即将模拟的语音信号通过调制成高频的方波数字信号 以后，以红外光进行收发，接收后经过锁相、滤波、放大后通过扬声器输出语音信号， 以实现通信的目的。关键词：红外；无线通信；锁相；滤波In this paper :This device is an in frared voice com muni cati on system desig n, the

2、 system USES a p air of in frared emissi on and recei ving tubes as the sending and recei ving devices, realize the direct ional voice sig nal tran smissi on, no obvious distorti on un der the con diti on of maximum tran smissi on dista nee can be to 2 m.The use way of com muni cati on is digital co

3、mmun icatio n, the simulatio n of sp eech sig nal with adjustable high freque ncy square wave digital signal, with infrared transceiver, after receiving phase lock, filter, and enl arged by the sp eaker out put voice sig nal, in order to realize the purpose of com muni catio n.Key words: in frared ；

4、 Wireless com muni cati on ； Phase locked ； The filter系统方案的设计与论证1.1系统整体结构系统整体上可分为音频输入、信号调制、信号锁相、红外发射、红外接收、滤波电 路和音频功率放大等模块。其系统方框图如下：图1系统方框图接收装置2系统电源部分由单独的变电压模块组成，以满足各模块不同电压的需要;1.2部分模块的方案选择与论证1.2.1调制和和载波产生方案的选择方案一：采用4046的压控振荡器产生载波，然后再用 4046锁相。方案二：采用晶振产生载波，该装置产生的载波频率很高，具有抗干扰能力强，传 播距离远的好处，但频偏太小，载波频率太高给电

5、路设计带来更大的困难。运放、比较 器等频率太高都不能正常工作。综合比较，我们选择方案一，采用锁相环压控振荡产生调制载波。1.2.2接收的信号处理方案选择由于锁相环的压控振荡为 CMO电平，当电压小于2V时不在线性工作区，而且 鉴相器前信号整形电路的比较电压为 33.5V，这要求我们必须将电压幅值抬高一保 证锁相环的正常工作。方案一：直接用运算放大器放大。这种方法电路简单，操作方便，但由于运放 不识别直流与交流，会将交直流一起放大，从而导致最后输出波形失真。方案二：使用过零比较器；此方法直接将信号与零电位进行比较，由于输入为 正弦信号，且运放开完增益无穷大，输出之后只有高低电平，正好符合锁相环鉴

6、相 器的工作电压，且电路简单。但由于红外传输载波频率较高，一般的过零比较器识 别速度跟不上，在高频环境下便不能正常工作，而高速过零比较器价格昂贵，不适 合本次使用。方案三：将交直流分开，只放大交流信号，最后利用加法器将直流电位与交流 信号直接耦合，强行抬高信号电压以达到目的。这种方法电路较前两种复杂，但容 易实现，且运放对咼频率不敏感，在本装置的咼频载波环境下能够正常工作，且兀 器件价格便宜，适合本次设计。综合比较，我们选择方案三，采用分开放大，利用加法器。、理论分析与计算1.调制和和载波产生方案的选择选择的锁相环型号为CD74HC4046AE经直流检测该锁相环的控制电压与输出频 率之间的关系

7、，如图：3amW i I 一 .选择中心频率为3V时所对应的电压，调试时用函数发生器产生峰 -峰值为1V的正 弦波来模拟充当正弦信号，采用加法器，将正弦信号升压至 3V左右，由此来调制信号 并产生载波，电路如图所示：使用运放LM258 端接3V直流电压，一点接信号源，利用加法器来将电位抬高到 3V左右，所有电阻相等时，运放为增益为1的加法电路。后面运放由于设计时失误， 将 电路接为反向加法器，后面的运放为增益为 1的反相器，将信号的相位调整180度。2.接收的信号处理方案选择信号接收到后，由于信号微弱，需要进行放大才能驱动后面的解调锁相环，将 接收到信号的直流、交流分开放大后，一次来驱动解调锁

8、相环，放大电路图如图所示：4如图，当电阻 R1、R2、R3、R4相等时，运放为增益为一的减法器，即加法器的逆运算，将3V直流电压减去，只留下交流信号，此次设计，我们将 R1、R2的值设为50K，将R3、R4的值设为10K是因为运放的增益为A=R2/R4(v1-v2) 式中的v1、v2为运放两输入端的信号，则此次的增益为减去直流部分后交流信号增大5倍。三、硬件电路设计3.1信号调制与产生载波电路该部分电路如图所示，为信号的调制电路与载波产生电路。信号通过加法器升压后 获得足够驱动CD74HC4046A锁相环压控振荡的电压，由于压控震荡的频率与输入的控 制电压成线性相关，变化的电压产生变化的频率，

9、由此将信号进行调制，并生成高频率 的载波，由载波通过红外光将信号发送出去。3.2锁相与解调电路5LT该部分主要电路如图所示，由于高频信号调制和传播时会产生谐波和噪声干扰，需要对调制后的信号进行滤波和锁相，利用CD74HC4046A芯片，对信号进行锁相，并对接收后的信号进行解调，以得到还原的声音信号。3.3 其它电路设计该图为红外发射管驱动电路，利用三极管进行放大，然后驱动发光管电路。五、系统测试5.1测试仪器和工具序号名称型号数量用途1数字示波器Tektro nix TDS10021检测波形2函数发生器EE14201产生特定信号3数字万用表ATTEN AT9205B2检测直流参数4螺丝刀套装0

10、430032组装，加固5稳压电源DF1743003C1作为直流电源6电铬铁.温度可调型1焊接硬件电路5.2测试方法61234将所有的模块和电源连接好以后，用函数发生器产生一个峰 -峰值为1V的正弦 信号接到信号输入口，对准发射管和接收管，当跟接收管串联的LED灯亮了以后说明已经接收到了信号，用示波器检测解调锁相环解调输出口输出的信号，会观察到示波器 上得到的信号与函数发生器上输出的信号大致一样，此时逐渐拉远红外发射管与红外接收管之间的距离，你会发先LED灯会逐渐变暗，示波器上的信号会逐渐失真。也可用麦克风直接输入声音信号，在解调锁相环的解调输出口后面接入音频功率放 大模块，并在音频功率放大模块的输出口接上扬声器，扬声器上