红外发射接收实验指南

1.实验目的

（1）了解红外通信知识，掌握红外数据收发电路。

（2）掌握红外编解码的编程方法。

2.实验说明

红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。实现单片机系统红外通信的关键在于红外接口电路的设计以及接口驱动程序的设计。

（1）红外通信的基本原理 红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉冲调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。

（2）红外发送器 红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管Q₁和Q₂、红外发射管D₁等部分。其中脉冲振荡器由单片集成函数发生器XR-2206组成，用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号；红外发射管D₁用来向外发射950nm的红外光束。

红外发送器的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端DATA送出并驱动Q₁管，数位“0”使Q₁管导通，通过Q₂管调制成38kHz的载波信号，并利用红外发射管D₁以光脉冲的形式向外发送。数位“1”使Q₁管截止，红外发射管Q₃不发射红外光。若传送的波特率设为1200bit/s，则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号的时序，如图15-1所示。

图15-1 调制信号时序图

（3）红外接收器 红外接收电路选用专用红外接收模块。该接收模块是一个三端元件，使用5V单电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其他波长（950nm以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图15-2所示。

图15-2 红外接收模块内部结构框图

接收模块的工作原理为：首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38kHz的脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理。然后，通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。最后，由输出级电路进行反向放大输出。

为保证红外接收模块接收的准确性，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38kHz，因此在设计脉冲振荡器时，要选用精密元件并保证电源电压稳定。再有，发送的数位“0”至少要对应14个载波脉冲，这就要求传送的波特率不能超过2400bit/s。

3.实验电路图

本实验用到单片机最小应用系统模块、8位动态数码显示模块、7279阵列式键盘模块、红外收发电路模块。红外收发电路原理如图15-3所示。

(www.xing528.com)

图15-3 红外发射接收电路原理图

4.实验内容及步骤

（1）把7279阵列式键盘J9的4只短路帽打在上方，J10打在VCC处，用8P排线将7279阵列式键盘模块的JD7、JD8和八位动态数码显示模块的JD11、JD12分别连接；红外发射的短路帽J14、J15、J16都打在上方，红外收发电路模块IN、OUT分别接单片机最小应用系统模块的P1.0、T1（P3.5），同时P1.0接8位逻辑电平显示的任意口。

（2）运行程序。观察发光管的闪烁（为发射的数据）和数码管的显示接收的数据。若显示不正常则可通过调节红外收发电路模块RW₀使频率达到38kHz，RW₂可调节幅度。

图15-4 红外发射接收实验程序框图

5.程序框图及源程序

（1）程序框图 红外发射接收实验程序框图如图15-4所示。

（2）红外发射接收实验程序

6.思考题

如何实现多数据编码发送、不同长度数据的发送？