红外光通信装置(F题)

2013年全国大学生电子设计竞赛试题

参赛注意事项

（1）9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高

职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生

身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设

计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

红外光通信装置（F 题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个红外光通信装置。

二、要求

1．基本要求

（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光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。

（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由

低频信号源输入；频率范围为300~3400Hz 。

（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为800Hz 单音信

号时，在8Ω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，减小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，读数不大于0.1V 。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。 （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。

图1 红外光通信装置方框图

2．发挥部分

（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。

数字信号传输时延不超过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2 m ，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。

图3中继转发节点供电电路

（3）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）其他。

三、说明

1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。

2．中继转发节点除外接的单5V 供电电源外，不得使用其他供电装置（如电池、超级电容等）。

3．测试时，自备MP3或录音机及音频连接线。

图2 红外光通信中继转发装置方框图

四、评分标准

红外光通信装置-电赛报告

红外光通信装置-电赛报告

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[键入文档标题] 红外光通信装置（F题） 【本科组】 2013年9月6日

目录 摘要 (3) 1.系统方案设计 (5) 1.1设计任务 (5) 1.2方案的设计与论证 (5) 1.2.1红外光通信装置总体方案设计 (5) 1.2.2单片机模块的选择 (6) 1.2.3红外发射接收装置模块的选择 (7) 1.2.4语音采集模块方案的选择 (7) 2.单元硬件电路设计 (7) 2.1发射部分电路的设计 (7) 2.2中转部分电路的设计 (8) 2.3接收部分电路的设计 (8) 3.程序设计 (9) 3.1发射装置程序流程图 (9) 3.2接收装置程序流程图 (10) 4.系统测试 (10) 5．理论分析与计算 (11) 6.结论 (12) 参考文献 (12) 附录 (13)

摘要 随着红外技术的发展，红外光通信已经成为越来越普及的无线通信方式。 在本次设计作品中，红外光通信装置采用红外光传输及无线工作机制，其组成结构主要包括：红外发射装置、中继转发节点、红外接收装置三部分组成。红外发射装置主要是由声音采集系统经单片机存储后发射，红外接收装置接收到的信息经单片机存储后再经过D/A转换播放。通过采用A/D，D/A 转换的方法达到了本次作品设计的目的。 在电子消费领域当中，红外产品的使用较为普遍，它多用于简单的近距离控制，如家电、玩具、各种抄表系统、工业控制、娱乐设施等领域。所以，其具有很强的现实意义。 关键词：红外通信发射接收 A/D转换 D/A转换

基于红外光通信电路的设计与制作

基于红外光通信电路的设计与制作 刘勇;王昆林;徐卫华 【期刊名称】《电子世界》 【年(卷),期】2013(000)021 【摘要】本文使用集成运放TDA2822M、红外对管作为收发器件，设计并制作出了红外载波发射电路和接收电路，实现了有限距离的红外光通信。该装置能够实现在3.0m距离范围内，接收端可接收不失真的音频信号，同时，通过监测电路可实时监测到发射端和接收端的信号情况，便于将电路调整到最佳运行状态。%This article uses the integrated operational amplifier TDA2822M,infrared tube as a transceiver device,designed and fabricated infrared carrier transmitter and receive circuits to achieve a limited distance of the infrared optical communication.The device can be achieved in the range of 3.0m distance,the receiver can receive audio signals without distortion,while the real-time monitoring by the monitor circuit to the transmitter and the receiver signal conditions,easy to adjust to the optimal operation of the circuit. 【总页数】2页(148-148,149) 【关键词】TDA2822;集成运放;红外通信;红外对管 【作者】刘勇;王昆林;徐卫华 【作者单位】楚雄师范学院物理与电子科学系;楚雄师范学院物理与电子科学系;楚雄师范学院物理与电子科学系 【正文语种】中文

外调制光纤通信系统设计

课程设计题目：外调制光纤通信系统设计 学院：信息科学与工程学院 年级专业：09级光电子1班 学号：xxxxxxxx 学生姓名：xxxxx 指导教师：xxx

一、设计要求 设计10Gpb速率的外调制光纤链路，保证链路能正常通信，误码率BER小于10-12，对应的品质因数Q大于7 二、设计技术参数 1）DFB-LD（SLM），光源中心波长λ0=1552.5nm（193.1Thz），谱线宽度Δλ=0.1 nm(12.5GHz) 2)光纤传输距离120km 3)光发射机发射光功率范围：10dBm～13dBm，可取10dBm 4)APD光接收机灵敏度范围：-25dBm～-9dBm ，可取-18dBm 5) G.652标准单模光纤，光纤的衰减系数α=0.2dB/km，色散系数D=17ps/nm/km 6) 色散补偿光纤衰减系数α=0.5dB/km, 色散系数D=-100ps/(nm.km) 7) 线路编码为NRZ 8) 连接器损耗α=1dB/个 二、设计要点 链路采用外调制的模式，系统通过电信号（NRZ码）控制光调制器产生光信号。产生的光信号通过光纤传输至信号接收端，经光电探测器转换为电信号，完成链路的传输。 衰减：在实际工作中，光纤有一个衰减系数，光信号会随着传输而衰减。为了使光信号传输到探测器时，信号的功率在光电探测器的灵敏度范围之内，链路设计放大模块将信号放大。 色散：不同频率的光波在光纤中传播的速度不同，频率较小的光传播速度快，频率较大的光传播速度慢。由于链路采用的光源激光器存在一定的带宽，因而光信号在传输过程中会产生色散，传输距离越长，色散现象越严重。针对色散问题，链路设计了色散补偿光纤来消除色散。 因此，设计链路所需要解决的主要问题是色散和衰减。通过改变色散光纤的长度和放大器的放大方法来消除传输中带来的色散问题和衰减问题。另外，在设计时，系统的噪声因素也应考虑在内。 三、链路设计 1.根据要求设计链路 通信链路由信号源、线路编码器、光源、连接器、光纤、必要补偿单元、连接器、光接收机组成。设计时，使用伪随机码发生器充当信号源，用连续波激光器和M-Z调制器组成外调制型光源，用1dB衰减器充当连接器，使用不同参数的光纤分别充当传输光纤和色散补偿光纤，使用7dB衰减器充当系统衰减富余量，使用眼图分析仪来观察链路传输的眼图、分析链路的误码率和品质因数。设计链路，初始时不添加色散光纤（色散光纤长度为0）和增益，检测系统的眼图和品质因数。如下图所示：

红外线通讯协议 V1.1

Infrared Data Association Plug and Play Extensions to Link Management Protocol Version 1.1 Monday, January 08, 1996 Intel Corporation Microsoft Corporation

1. Introduction There are two scenarios in IR device inter-operability: ? Communication between a host (PC) and a peripheral. ? Communication between two hosts. The differentiating feature in the two scenarios is that in the first case, an IR peripheral is logically a part of the host (as far as the user is concerned), while in the other, the two hosts are logically independent units. There are Plug and Play issues in both cases. Scope The software layers proposed by IrDA enable two IR devices to communicate with each https://www.wendangku.net/doc/0311550822.html,munication capability alone does not imply Plug and Play. This document focuses on Plug and Play issues pertaining to host and peripheral inter-operability. This document does not address Plug and Play issues supporting the physical infrared provider. The physical infrared provider is similar to any other physical device and PnP issues of this device are addressed in the standard PnP world. The above diagram illustrates the software stack on a typical IrDA approved PnP compatible device. The stack pictured on the left portrays a PnP ready OS and the layers required to support a Diagram of software layers required for a COMM Device. Physical IR Provider Device Personality COMM, LPT, PPP, WinSock IrLAP/IrLMP Protocol Stack PnP Extensions ? Physical IR Provider COMM Personality IrLMP IrLAP PnP Extensions ?

红外无线通信装置(非常详细的原理)

西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志

红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。

“可见光通信设计报告”

全国大学生电子设计大赛 自由空间光通信 作品类别：xxxxxxxxxxxxx 队长：队员： 指导教师：

自由空间光通信 摘要：本系统完成了自由空间光通信的设计。采用激光作为载波将手机加收到的信号发给接收端，通过TL494芯片所产生的方波对信号进行调制解调，利用硅光电池接收信号，再由功率放大器将信号输出。经过测试，我们的系统满足设计要求。 关键词：激光； TL494芯片；功率放大器 1 方案论证与比较 任务要求中明确提出，设计的系统的通讯距离要达到20m。针对题目要求，硬件主要处理的问题是信号的预处理、信号的发射、信号的调制、信号的解调与驱动和信号的接收。以下将对各方案进行分析论证。 1.1 发射部分载波方案论证与选择 方案一：非激光通信，如：红外线通信、紫外线通信。 方案二：激光通信。 方案选择论证： 方案一非激光红外线、紫外线通信的原理是一样的，就拿红外线通信来说，它可传输语言、文字、数据、图像等信息，适用于沿海岛屿间、近距离遥控、飞行器内部通信等。其通信容量大、保密性强、抗电磁干扰性能好，设备结构简单，体积小、重量轻、价格低。但在大气信道中传输时易受气候影响。 方案二激光通信，由于激光具有相干性好、准直性好，采用激光作为通信系统中信号的载波，可使信号稳定传输，不易受外界环境的干扰。本系统采用方案二。 1.2 信号调制解调部分方案论证与选择 方案一：PWM脉宽调制，用硬件设计可调PWM脉宽调制，利用可调的脉宽信号控制载波。PWM脉宽调制的设计图如图1。 方案二：采用TL494芯片产生占空比可调的方波，用这个方波也可以控制载波。TL494的内部电路图如图2所示。

红外光通信装置F题

学校统一编号 学院名称： 队长姓名： 队员姓名： 指导教师姓名： 红外光通信装置(F题) 摘要 由于红外载波的无线通信技术成本比较低，所以越来越多的应用于生活中，例如常用的电视机遥控器等，但由于红外光的特殊性，使它的传输距离有限，而且传输时需要将发射端与接收端对齐。本文设计了一个利用红外光作为传输方式的通信装置。首先将声音信号收集到，将其放大之后转换为数字信号，然后通过红外光进行传输，利用另一端的红外光接收装置将发射端发射的光信号接收到，经过解调转换成声音信号，然后输出。在传输的过程中同时传输由发射端热敏电阻采集到的温度信息，并在接收端通过液晶显示屏显示出来。在发射端和接收端使用STC12C5616AD单片机进行控制。 关键字：单片机红外光智能控制发射极接收极 目录 一、题目分析.............................. 错误!未指定书签。 1.1计划任务 ...............................................错误!未指定书签。 二、系统设计............................. 错误!未指定书签。 2.1方案比较 ...............................................错误!未指定书签。 2.1.1方案一....................... 错误!未指定书签。 2.1.2方案二....................... 错误!未指定书签。

2.2方案论证 ...............................................错误!未指定书签。 2.2.1方案的优点................... 错误!未指定书签。 2.2.2方案的缺点................... 错误!未指定书签。 三、单元模块的设计与分析................. 错误!未指定书签。 3.1各个单元模块的分析......................................错误!未指定书签。 音频接收模块...................... 错误!未指定书签。 红外发射模块...................... 错误!未指定书签。 3.1.3 通信通道.................... 错误!未指定书签。 3.1.4 红外接收装置................ 错误!未指定书签。 3.2特殊元器件的介绍 .......................................错误!未指定书签。 四、方案设计............................. 错误!未指定书签。 4.1电路仿真 ...............................................错误!未指定书签。 4.2流程图 .................................................错误!未指定书签。 五、系统测试............................. 错误!未指定书签。 5.1系统功能 ...............................................错误!未指定书签。 5.1.1实现功能..................... 错误!未指定书签。 5.1.2与设计要求的比较............. 错误!未指定书签。 5.2指标参数 ...............................................错误!未指定书签。 六、设计总结............................. 错误!未指定书签。 七、参考文献............................. 错误!未指定书签。 八、附录................................. 错误!未指定书签。 附录1：元器件列表 .........................................错误!未指定书签。 附录2：仪器设备 ...........................................错误!未指定书签。 附录3：系统原理图 .........................................错误!未指定书签。 一、题目分析 1.1计划任务 设计并制作一个红外光通信装置，利用红外发光二极管和红外接收模块作

基于光纤通信系统的光接收机前端电路的设计毕业设计

本科毕业设计（论文）

南通大学毕业设计（论文） 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期： 本论文使用授权说明 本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 （保密的论文在解密后应遵守此规定） 学生签名：指导教师签名：日期： 2

摘要 随着通信技术产业的迅速发展，光纤通信由于其频带宽、容量大、损耗低、抗辐射等诸多优点成为高速通信系统研究热点。光接收机在整个光纤通信系统中占有重要地位，而前置放大器和限幅放大器是构成光接收机的两个关键电路，所以它们的性能在很大程度上决定了光接收机甚至是光纤通信系统的性能。 为了设计一个满足性能要求、结构简单的光接收机，我们对前置放大器和限幅放大器进行了详细的分析设计，利用电路仿真软件Pspice对跨阻型前置放大器进行了直流分析、交流分析和温度分析等。也对限幅放大器进行了单元电路的设计与仿真。通过对两种电路的分析设计，实现了高增益大带宽的放大目标，可以最大地消除寄生参量的影响，减小混合电路的组装环节，使集成电路的速度性能和可靠性得到显著的提高。 关键词：光接收机，前端放大电路，前置放大器，限幅放大器

ABSTRACT With the rapid development of communication technology industry, optical fiber communication have become the high-speed communications systems research focus because of its frequency bandwidth, large capacity, low loss, anti-radiation, and many other advantages.Optical receiver plays an important role in the optical communication systems, and the preamplifier and limiting amplifier is the two key circuits which constitute the optical receiver, so their performance largely determines the performance of the optical receiver and even the optical fiber communication systems. In order to design an optical receiver which meets the performance requirements and has a simple structure, we analyze and design the preamplifier and limiting amplifier in detail, and we use the circuit simulation software Pspice for transimpedance type preamplifier’s DC analysis, AC analysis and temperature analysis. We also design and simulate unit circuit of limiting amplifier.Through the analysis of the two circuit design, we achieve the amplified target of high gain and large bandwidth, it can eliminate the effects of parasitic parameters largely and reduce the assembly of hybrid circuits,so the speed performance and reliability of integrated circuits can be improved significantly. Keywords:Optical Receiver, Front-end Amplifier, Preamplifier, Limiting Amplifier

光纤通信系统设计实例

光纤通信系统设计 1 概述 图 1.1 标准光纤通信系统架构 2 模拟系统设计 光纤系统中，各组件的累加损耗应足够低以符合探测器的阈值要求。模拟系统中，充足的功率意味着高SNR，另外，组件的组合应该提供足够的带宽以通过较高的调制频率，因此，应对单个器件的损耗和带宽进行分析，并计算整个系统的功率分配和带宽预算。 2.1 系统规格 2.1.1 初始方案 以设计简单的点对点视频系统为例，电视广播信号的带宽为6MHz，要求SNR为50dB。 表2.1 系统方案一：窄带宽和低功率 Carrier Source LED0.8-0.9um Information Channel MMF (SI or GRIN) Detector PIN-PD 表2.2 系统方案二：高带宽和高功率 Carrier Source LD 1.3um Information Channel SMF Detector APD 2.1.2 负载电阻计算 已知PIN-PD的电容和传输带宽，根据方程 求得负载电阻

取近似值，计算得为6.24MHz。 2.2 功率预算 2.2.1 平均光功率计算 标准的SNR方程是 由于使用PIN-PD作为光电探测器，假设系统是热噪声限系统，调制系数m为100%，SNR方程简化为 由于放大器噪声的存在，将实际温度T替换为等效噪声温度，假设环境温度T为300K，放大器噪声系数F为2，则，又已知PD响应率为，计算平均光功率P为 取P近似值为。 2.2.2 平均光电流计算 根据平均光功率P为，计算得PIN-PD的平均光电流，远大于暗电流（几个纳安），因此系统中暗电流的影响可以忽略，计算热噪声电流均方值 散粒噪声电流均方值 可以得到，热噪声功率是散粒噪声功率的近7倍，符合最开始采用热噪声限模型的假设。 预测平均光电流为时，并没有驱动探测器进入非线性区，最大饱和电流等于偏置电压与负载电阻的比值，使用5V偏压时，最大允许电流为（或），远远大于，系统不存在饱和问题。 2.2.3 详细方案 光源SE LED SI MMF

红外光语音通信装置

红外光通信装置F-01 摘要：本文说明了利用红外线发光管和红外接收模块作为收发器件用于传输语音信号的装置。本红外光通信装置由16位MSP430作为主控制芯片，通过3.5mm音频插孔线输入语音信号，经红外发射装置采集到信号后经过放大、PWM调制、发送，中继站采用低功耗单片机降低功耗，在接收部分采用音频放大器来保持音色放大并通过巴特沃斯低通滤波器和带通滤波器进行静噪，最终分别提取模拟通道和数字通道中的信号。最终实现题目要求。 关键词：MSP430 PWM调制滤波放大 Abstract：The design concept of innovation and green based design and innovation, a novel infrared sound transmission device based on wireless resonant original emission, ultrasonic transmission, infrared emission, infrared transmission technology used only Yu Jun grade field communication, we further applied to civil field, pioneered the concept of science and technology innovation, so that further service to the people. The precise operational amplifier amplification, using low power operational amplifier chip, reduce power consumption. Especially the relay station, using 430 single-chip microcomputer with low power consumption for accurate data receiving and transmitting, simultaneously transmitting and receiving infrared probe less, reducing the power consumption of relay station, used to maintain the sound amplification in audio amplifier eventually receiving part uses a sound better, by Butterworth low-pass filter and band-pass filter are mute finally, extracted from signal analog channel and digital channels in. Keyword：MSP430 Pulse Width Modulation Amplifying and filtering

红外光通信装置设计与总结报告

红外光通信装置设计与总结报告 摘要 随着计算机与通信技术的飞速发展，计算机通信得到广泛应用，硬件技术可谓是日新月异，其总体趋势向着高集成、高稳定性、高速和高性价比方向发展。而红外无线通信系统装置则是目前应用较为广泛的通信形式。 该红外通信系统通过将音频信号调制在465KHZ的载波上，然后再经红外发射电路发射出去，在接受指令时通过红外接收管接受红外信号，经选频放大电路和滤波电路完成解调，最后通过功率放大电路经扬声器还原声音。另一方面，本实验利用PIC18f4520进行信息的采集和处理，利用放大电路跟内置A/D转换芯片，对温度进行测量并显示在1602上。 一丶方案设计 信号的调制方式有三种，即调幅、调频、调相 其中调频调制具有比幅度调制调频率高、带宽宽、抗干扰强，同时比调相方式经济等特点。锁相环技术（PLL）是一种能自动跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。该技术在频率调制方面应用十分广泛，遍及广播、电视、雷达、导航、计算机及仪表等领域。锁相环集成电路CD4046（能跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统）是一种低频多功能单片机数字锁相环集成电路，最高工作频率1.3MHz ，电源电压3~18V。与类似的双极性单片锁相环集成电路相比，功耗仅为其数百分之一，因而它在频率调制与解调、频率合成、电视机彩色副波提取、FM立体声解码、遥控系统、频率的编码和译码等诸多方面均得到了应用。集成环路部件以其低成本、性能优良、使用简便而得到了青睐。本文介绍了集成锁相环cd4046在频率的调制与解调方面的应用。 基于频率调制和锁相环技术的优点，本文在文献【1】的基础上介绍一种应用锁相环和红外技术制作而成，采用频率调制方式，用红外线传送音频信号的调频红外无线耳机。该耳机具有供电方式多样，传输距离10m以内，音质较好，红外信号基本不受电磁干扰，性价比高等特点。 二丶设计框图 （1）设计框图思路 音 频信号发 射 机 接 收 机 耳机 或扬 声器

简易无线光通信系统设计详述(DOC)

1.1 简易无线光通信系统 光通信分为有线光通信和无线光通信两种。光通信的主要方式是有线光通信即光纤通信，它已成为广域网、城域网的主要传输方式之一。 无线光通信又被称为自由空间光通信(FSO，Free Space Optical communication)。近年来，随着“最后一公里”对高带宽、低成本接入技术的迫切需求，FSO在视距传输、宽带接入中有了新的发展机遇，同时由于光通信器件制造技术的飞速发展，无线光通信设备的制造成本大幅下降，FSO得到越来越多的应用。 本小节介绍用红外光进行语音信号无线传输的简单系统，这种简单的、实验性的无线光通信系统是真实无线光通信系统的简化，其组成如图1-1所示。 图1-1 简易的光无线语音传输系统 在一个系统项目开始设计时，要确定实现系统功能的方法原理，并根据项目要求确定系统的需求并发展出一个针对这些需求的计划，即确定系统包括的组成部分、各部分的性能指标以及它们与系统性能之间的关系。然后根据各个组成部分的指标进行单元电路设计。 通过对简易的光无线语音传输系统设计、制作与调试，目的是：1）了解分析设计的系统需求并发展出解决方案的过程，2）学习单元电路的设计、测试与调整的方法，特别是模拟电路的设计与调试。 1.1.1 系统功能要求及基本解决思路 一、系统功能要求 1、基本要求 （1）设计制作一个可以传送语音信号的无线光通信设备； （2）语音信号频率范围：300Hz～3400Hz； （3）通信距离不小于10m； （4）发送端用驻极体话筒拾取语音； （5）接收端输出到喇叭的最大功率0.5W。 2、扩展要求 （1）减小环境光对通信的影响； （2）拓展通信距离（不小于100m）； （3）收发两端均采用单电源供电。 第 3 页共20 页

光通信系统设计

单片机光通信系统设计 Design of Optical Communication System by MCU 学院：信息科学与工程学院 专业班级：电子信息工程0901班 学号：090402007 学生姓名：陈旭 指导教师：王会民（讲师） 2013年 6 月

摘要 LED作为冷光源和节能光源，正在不断发展和普及。所以利用这个新的光源来通信，也变成了目前研究的热门课题之一。LED光传输技术就是利用常见的LED等室内照明设备，发出肉眼感觉不到的高速明暗闪烁的通信信号，以无线通信的方式来传输数据。采用无线光通信最大的特点就是它的波长范围大，可以将可见光讯号用不同的波长来进行信号的传输。可见光还有无电磁辐射、易保密等特点，尤其搭借了照明平台，所以不需要采用另外的传输介质，采用广播方式，受体的数量即容量受到的制约小，但是其缺点是不易实现双向的通信。 这次毕业设计的主要内容是尝试设计并制作一个LED通信试验系统，通过对频率的调制，发出特定的编码信号，接收方利用光电敏感器件接收调制光，解调后还原成数据信号。最后，本次毕业设计完成了基本功能的LED发射管、接收管的发射和接收工作，并且尝试将其时分复用和频分复用。在发送端添加了温度传感器和超声波测距传感器，数码管显示，在接收端用1602液晶屏幕显示出来。两者的对比，反应出通信的正确性。 本设计是基于两个89C51单片机，利用红外led发射装置和HS0038接收装置设计的简单慢速通信。目标是熟悉单片机的编程思路和学习通信的基本原理。基本的慢速光通信在传感器与单片机之间的通信上有着广泛的应用。 关键词：LED;调解;解调;频分复用;时分复用 I

红外通信收发系统的设计和实现实验报告

红外通信收发系统的设计和实现实验报告学院：信息与通信工程学院 姓名： 班级： 学号：

红外通信收发系统的设计和实现实验报告 1、课题名称 红外通信收发系统的设计与实现 2、摘要 红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外数据传输，使用传输介质――红外线。红外线是波长在750nm～1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75～25um之间。本实protel软件辅助设计，分析并设计了红外通信系统的发射电路与接收电路，实现了红外信号的无线传输功能和音乐信号的收发功能。 3、关键词 红外线、收发系统、音乐芯片 3、设计任务要求； 1、基本要求： （1）设计一个正弦波振荡器，f≥1kHz，Uopp≥3v； （2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可收到无明显失真的输入信号； （3）要求接收端LM386增益设计G=200; （4）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用软件绘制完整的电路原理图（PROTEL）及印制电路板图（PCB） 2、提高要求： 利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收信号利用喇叭将发送的乐曲无失真的播放出来。 3、探究环节： 探索其它红外光通信收发系统的应用实例，数字调制的解决的方案，给出应用方案。 4、设计思路、总体结构框图；

1、设计思路 系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块完成基本实验要求，其中信号产生电路分别由信号发生器和音乐芯片代替，电信号经过发生系统转化为红外光信号，经接收系统接受后，光信号转化为电信号，再通过喇叭将其转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。 首先主要用信号发生器发出电信号，微弱的电信号经过一个分压式共射电路适当放大，并通过LED红外发送管转化为光信号发送。 信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出声音。利用放大器LM386，调节电位器改变其增益，驱动喇叭得到所需功率。再将音乐芯片替代信号发生器重复上述过程即可驱动喇叭发出音乐芯片的声音（此实验为三声门铃声） 2.总体框架图 1、信号的产生 实验中使用了音乐芯片KD-9300或者LX-9300来完成。信号产生也可以使用RC振荡器构成，但信号的幅度不宜过大。 2、红外光发送模块的设计 设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。（要注意芯片的接法以及发送电路的连接。） 3、红外光接收模块的设计 1）高通滤波器：红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通光对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。 2）功率放大器：利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50~200的增益，确保驱动喇叭。 所以设计框图如下 光通信收发系统原理图

光通信课程设计

光通信技术课程设计 一、系统功能描述 此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。 二、系统所用元器件及设备 发送端： AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1 电容：10μF×1、20pF×2 电阻：1k?×2、100?×1 接收端： 74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1 电容：10μF×2、20pF×2 电阻：100?×2、1k?×1、4.7k?×2 设备： 稳压电源5v 示波器 三、系统实现功能原理 发送端： 输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940nm的红外线光传输出去。 接收端： 红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。 主要芯片AT89C51： 引脚图： 功能介绍： AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BYTES的可反复擦写的只

读程序存储器（PEROM）和128 BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 /ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可