红外线通信装置 开题报告 - 图文

华北理工大学轻工学院

本科生毕业设计开题报告

题 目： 学 院：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：

基于红外语音传输系统的设计

电气信息学院 通信工程 通信一班 冯少卿 201324440104 牛静霞

2016年 8 月 25 日

一、选题背景 我们生活当中的各方面都需要通信，那么就现在来讲无线通信的发展还是比较迅速，语音通信的目的是传递声音信息，发送方发出的声音转换成电信号，经发送端设备变换为适合传输的形式，通过传输的信道传给接收方。但是信号通过一系列的传输通道和设备必然会存在噪声，噪声的存在给语音通信带来干扰，，致使通信效果变差。在实际生活中，语音通信可能发生在嘈杂的噪声环境中，语音信号甚至完全被背景噪声所淹没，几乎无法识别。通信过程无法正常的实现，给生产、生活、军事行动带来严重的影响，给个人、单位乃至国家造成巨大的经济损失。因此，如何有效的抑制和去除噪声，提高语音的可懂度是非常重要的。 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的操作系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可以随便设定等优点。与此同时移动互联网的崛起极大的推动了无线通信的发展，红外通信必将也会获得新的发展动力。 本设计主要应用了单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。操作的不同，发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作。遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。 其优点硬件电路简单，软件功能完善，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。 二、设计方案 一、设计任务和要求 1、内容：设计并制作一个红外通信装置 2、方法手段 1）红外光通信装置利用红外发射管和红外接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m。如图1所示 语音信号 红外光 红外发射装 2m 红外接收装置 耳机 图1：红外通信装置方框图 2）传输的语音信号可采用话筒或直径为3.5mm的音频插孔线路输入，也可由低1

频信号源输入，频率范围为300~3400Hz。 3）接受的声音应无明显的失真。当发射端输入语音信号改为800Hz单音信号时，在8欧电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V。不改变电路状态，见笑发射端输入信号的幅度至0V,采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读书不大于0.1V。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭功能进行上述测试。 4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。 3、发挥部分 1）增加一路数字通道，实时传输发射端环境温度，并能在接受端显示。数字信号传输延时不超过10s。温度测量误差不超过2℃。语音信号和数字信号能同时传输。 2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信距离2m，如图2所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。中继转发节点采用5V直流单电源供电，电路见图3.串接的毫安表用来测量其供电直流电流。 红外光 语音信号 红外发射装置 中继转发节 温 度 传 感 2m 2m 红外光 温度显示 红外接收装 耳机 图2：红外光通信中继转发装置方框图 在满足发挥部分（2）要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。 4、设计思路 本实验主要由产生电路、发射系统和接收系统三个模块构成，如图3所示。产生的信号通过发送系统转化为光信号进行发送，通过接收系统检测光信号并将其放大后转化为电信号。 信号产生电路 红外管接收和发射信号 光信号的检测和放大电路 电源电路 图3：设计模块图 本实验主要由产生电路、发射系统和接收系统三个模块构成，产生的信号通过发送系统转化为光信号进行发送，通过接收系统检测光信号并将其放大后转化为电信号。 2

三、拟采用的研究方法、手段及实验准备情况 1、研究方法 所谓的数字通信就是指把在发射端接受到的语音信号放大后传输到A/D转换中进行模/数转换，再由单片机中嵌入的程序控制A/D芯片进行模数转换，当红外接收端的红外线接收管接收到信号后，单片机对接收到的信号进行识别，之后将处理好的信号数据传入D/A转换器进行转化之后，传输滤波电路和功率放大电路进行处理，最后将处理好的语音信号输出，原理如图4所示 滤波 前置放大 中级放大 门电路 驱动电路 话筒 语音输入 A/D 转换器 单片机 放大 整形 单片机 滤波 放大 喇叭 D/A转换 器 耳机 图4：红外数字通信原理图 1、技术手段 采用红外光通信技术 红外线的特点：我们的眼睛所能看到的光称为可见光，这些可见光按照波长排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。红光的波长范围为0.62μm～0.76μm，我们把比红光波长还长的光叫红外线。我们都有一般家庭常用到的电视遥控器的红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。 红外线的特点是对其他电器设备工作干扰比较小，对周边环境的要求也不是很高，一般不会相互影响。最后就是红外线的电路具有调试简单等优点。 红外线发射和接收：我们所涉及到的需要用到的红外通信项目中，必不可少的就是要用到的红外线的发射和接收两部分。我们这次试用的是简单的元器件：语音发射部分射发射原件为红外发光二极管，在二极管中我们还加了一个电阻，一般常用的红外发光元件发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，红外线发射二极管的外形与普通的φ5mm发光二极管相同，但是颜色不是很一样。一般分为透明色、黑色和深蓝色等三种。 接收电路的红外线接收二极管是一种光敏二极管，我们在使用的时候要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。由于红外发光二极管需3

要的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以在红外线的接收端要增加高增益放大电路，也就是说我们需要使用放大倍数较高的功率放大器来放大我们接收到的电信号，使我们之后再耳机或是扬声器听到的声音和输入的声音信号差别不大。 系统的总体设计框图如图1.4所示。 通信编码 红外光 微控制器 感器 发射 转发 温度采集 2m 2m 语音信号 音频放大 红 滤波模块 发射端 外 光 红外接收 LED指示 接收端 通信解码 音频滤波8051F020微控LCD1602液耳机 功放模块 制器 晶显示温度 温度传变换电路 8051F020红外中继 图5： 系统组成框图 3、实验器材准备 5V/1A开关电源、单片机发射、接受模块、中继器、C8051F020核心板、C8051F单片机U-EC6 EC5企业版、标准1cd1602、杜邦线、喇叭。 四、进度安排 2016.08.20—2016.09.10：确定开题报告题目以及开题报告答辩 2016.09.10—2016.10.10：根据毕设要求准备实验器材 2016.10.12—2016.12.30：查阅相关红外语音传输的资料，学习红外语音传输知识 2016.12.01—2016.12.31：对硬件进行设计 2017.01.01—2017.04.20：学习代码的相关知识 2017.01.01—2017.04.20：代码编写 2017.04.20—2017.05.01：测试修复代码、实验现象，论文撰写 五、参考文献（外文参考文献不少于2篇） [1] 梅丽凤，王艳秋，张军等.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社， 北京交通大学出版社，2004.2～4 4

[2] 李湘闽，唐宏，葛继.学习型红外遥控器.红外.2004，11（8）：33～36 [3] 阎纲,等.基于MSP430单片机的红外遥控器设计[J].微计算机信息, 2006, 22(10-2): 223～224 [4] 戴峻峰，付丽辉.多功能红外线遥控器的设计.传感器世界.2002，8（12）：16～18 [5] 严后选，孙建国等.红外智能遥控器的设计.测控技术.2003，22（3）：54～56 [6] 李光飞，楼然苗，胡佳文等.单片机课程设计实例指导.北京：北京航空航天大学出版社.2004，168～170 [7] 曲金鹏,等.一种适用于智能仪表监控的红外通信技术[J].自动化仪表, 2003, 24(8): 23～24. [8] 张立文，吴迪，宋占伟.基于Speex的嵌入式无线数字音频交互系统[J].吉林大学学报（信息科学版）.2013（04） [9] 赵军.浅析红外通信技术在数据通信中的作用[J].中国新技术新产品.2013（07） [10] 李湘闽，唐宏，葛继.学习型红外遥控器.红外.2004，11（8） [11] 曲金鹏,等.一种适用于智能仪表监控的红外通信技术[J].自动化仪表, 2003, 24(8): 23-24. [12] 李瑞芳.红外通信装置的设计与实现[J].自动化应用.2014（03） [13] 付辉，杨璐，尚治国，杨乐平.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] 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（03） [16] HONG Huanfeng,LI Chuanwei. Adhibition of electrical isolationin electrical controlling Circuits[J]. Machine Building & Automa-tion,2007. [17] Voice of Electron Password-lock Design, China Control Net , 2008 [18] AT89S51 DATA SHEEP Philips SemiSonduStors [J]. 2009 5

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