红外LED光通信装置[优选材料]

1、【摘要】 介绍2016 年电子设计信息学院院内资格赛2题红外光通信装置的设计与实现。本红外通信装置，采用以红外线来传送音频信号的光电系统，由发射部分、接收部分和中继转发装置组成。发射部分与音响设备相连接，从音响设备输出的音频信号调制红外光以后，由接收部分还原原音频信号，喇叭输出。整个系统采用了LM386音频功率放大器来放大器音频信号，该装置语音通信装置的声音传输无明显失真，传输距离也满足要求。Abstract: The design and implementation of the 2 question infrared communication device in the Institu

2、te of electronic design information in 2016 is introduced. The infrared communication device adopts an optical system for transmitting audio signals by infrared rays, which is composed of a transmitting part, a receiving part and a relay transmission device. The transmitting part is connected with t

3、he sound device, and the audio signal is modulated by the audio signal which is output from the sound device. The whole system uses the LM386 audio power amplifier to amplifier audio signal, the device voice communication device of the sound transmission without obvious distortion, transmission dist

4、ance also meet the requirements.【关键词】 LM386 LM393 8050 红外发射 中继转发 红外接收 单片机Key word: LM386 LM393 8050 Infrared transmission relay Infrared receiver Microcontroller目录1.系统方案21.1总体方案设计22.理论分析与计算22.1红外发射模块22.2红外接收模块22.3中继模块33电路设计33.1发射部分33.2接收部分43.3中继结点电路54.测试方案与测试结果55.结论6参考文献7附录1：仪器设备清单8附录2：元器件明细表8红外通信装置

5、1.系统方案1.1总体方案设计本装置由发射部分、接收部分和中继三个部分组成。发射部分：主要包括基本电路及红外发光二极管，主要是在12V电压的驱动下，将音频信号经基本电路来驱动红外发光二极管将信号发射出去。接收部分：主要包括LM386音频功率放大器及其它辅助元件，主要是在12V电压的驱动下将接收到的发射信号经LM386功率放大，然后驱动喇叭发出声音，使收听者能听到发射端发出的声音。中继部分：主要包括LM386音频功率放大器和 LM393双电压比较器集成电路。LM393是高增益，宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。其作用是改变通信方向 90，延

6、长通信距离 2 m。其总体原理框图如图1.1.1所示图1.1.1 原理框图2.理论分析与计算2.1红外发射模块将输入的语音信号进行放大，使之可以驱动红外发射管。通过三极管放大，使用了NPN型，使红外驱动电压。2.2红外接收模块运用LM386音频功率放大器来实现接收功能，它与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。2.3中继模块运用LM386音频功率放大器和LM393双电压比较器集成电路来实现中继功能。LM393双电压比较器集成电路，LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生

7、电容而产生耦合，则很容易产生振荡。工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：236V，双电源：118V。3电路设计3.1发射部分声音信号从MP3或信号发生器的音频输出引出，MP3输出的音频信号经过电容耦合至VT1进行一级放大后驱动红线先发光二极管，LED发光，声音信号的变化引起LED发光强度的变化，即LED的发光强度受声音的调制。直流5V的电压经电阻流到VT，然后提供其工作电压，将音频信号放大以驱动LED发光，将信号发射出去。发射电路图及实物图3.1和3.2所示。图3.1.1 发射电路图3.1.2 发射实物3.2接收部分该电路接收部分采用LM386音频功率放大器进行功率放大。有一个红

8、外接收管，当被音频信号调制的红外光照到红外线接收管表面时，接收管将接收的经声音调制的红外线光信号转换成电信号，即在接收管两端产生一个与频信号变化规律相同的电信号，该信号经电容耦合至进行功率放大驱动扬声器发声。接收电路图及实物图如图3.2.1和3.2.2所示。 图3.2.1接收电路图3.2.2接收实物3.3中继结点电路在中集结点电路的设计中，采用了将发射电路和接收电路连成一体。其中发光二极管和光敏二极管呈垂直的关系，很好实现了改变了通信方向90度，距离延长也可以通信。电路及实物图如图3.3.1和3.3.2所示。 图3.3.1 中继节点电路 图3.3.2 中继实物图4.测试方案与测试结果用示波器测

9、量系统无输入时输出端噪声电压，语音信号用信号发生器模拟测量传输频率范围，最后测量信号稳定传输情况下的最大通信离。在系统的各个模块测试完成后进行整体测试。首先将信号发生器产生的 1 kHz 方波作为模拟语音信号加载到处理器产生的 38 kHz 载波信号上。红外管连续发送一个字节，观察接收波形，分析得知，单字节数据接收正常，发射接收之间仍存在微小延时。然后红外管连续发送一个数组，观察接收波形。分析得知，连续存储区数据收发正常。系统测试结果如图 4.1 所示。图 4.1 系统测试结果对系统整体测试数据进行分析，该系统能实现 8 m 通信距离内稳定传输并可通过中继转发节点延长通信距离，能实现微弱信号的

10、传输，对通信系统的发展有着积极的意义。系统参数测试结果如表4.1所示。 表 4.1系统各项参数测试表测试对象测试结果测试对象测试结果红外稳定传输距离/m8数字信号传输时延/s10传输频率范围/Hz 无输入时输出端噪声电压/V300 3 4000 1红外光通信中继转发节点延长通信距离/m85.结论由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，通信性能优良、稳定，较好达到了实验题目要求的基本要求以及部分发挥要求。（1）传输距离达两米，还原出的音频信号无明显失真；（2）单音频信号输入时，输出电压的有效值大于0.4V，噪声电压小于0.1V；（3）指示灯能表明信号的有无；（4）能实现中继转发，通信方向改变90度，可继续传输信号，但无明显失真。参考文献模拟电子技术杨素行著，北京：高等教育出版社，2006年；通信原理樊昌信著，北京：国防工业出版