基于單片機的主從紅外通信系統設計

1、引言

　　紅外通信是目前比較常用的一種無線數據傳輸手段，其具有無污染、信息傳輸穩定、信息安全性高以及安裝使用方便等優點，并且可以在很多場合應用，如家電產品，工業控制、娛樂設施等領域。紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體，通過紅外光在空中的傳播來傳遞信息，由紅外發射器和接收器實現。發射端將二進制數字信號調制成某一頻率的脈沖序列，經電光轉換電路，驅動紅外發射管以光脈沖的形式發送到空中。接收端將接收到的光脈沖轉換成電信號，再經解調和譯碼后恢復出原二進制數字信號。本文設計了一種基于單片機PIC18F248的主從式紅外通信系統，主要設計了紅外接口電路以及主機和從機通信軟件流程。

2、系統硬件電路設計

　　在主從式紅外通信系統中，主機及從機的紅外發射電路相同，紅外線的載波頻率都為38KHz，在同一時間內，可以是主機發射，從機接收；或者從機發射，主機接收。

2.1 紅外發射電路設計

　　紅外發射器電路主要由單片機，驅動管Q1和Q2、紅外發射管D1等組成，電路如下：

紅外發射器工作原理為：單片機通過I/O端口控制整個發射過程。其中，紅外載波信號采用頻率為38KHz的方波，由PIC18F248的CCP模塊的PWM功能實現，并由CCP1端口傳輸到三極管T2的基極。待發送到數據由單片機的TX端口以串行方式送出并驅動三極管Q1，當TX為“0”時使Q1管導通，通過Q2管采用脈寬調制（PWM）方式調制成38KHz的載波信號，并由紅外發射管D1以光脈沖的形式向外發送。當TX為“1”時使Q1管截止，Q2管也截止，連接Q1和Q2的兩個上拉電阻R1和R3把三極管的基極拉成高電平，分別保證兩個三極管可靠截止，紅外發射管D1不發射紅外光。因此通過待發送數據的“0”或“1”就可控制調制后兩個脈沖串之間的時間間隔，即調制PWM的占空比。比如若傳送數據的波特率為1200bps，則每個數位“0”就對應32個載波脈沖調制信號。紅外發射管D1采用TSAL6200紅外發射二極管，其實現將電信號轉變成一定頻率的紅外光信號，它發射一種時斷時續的高頻紅外脈沖信號，由于脈沖串時間長度是恒定的，根據脈沖串之間的間隔大小就可以確定傳輸的數據是“0”還是“1”。

2.2 紅外接收電路設計

　　紅外接收電路主要采用Vishay公司的專用紅外接收模塊HS0038B。接收電路及HS0038B內部結構如下：