基于凌阳单片机的红外通信接口设计


    



    科 研 训 练 报 告

    报告题目:基凌阳单片机红外通信接口设计







    姓 名
    院(系) 电气电子工程学院
    专 业 动化
    年 级
    指导教师


    2013年 X 月 X 日






    红外线通信目前较广泛种通信手段红外线通信具体积功耗低功强成低等特点继彩电录机录音机音响设备空调机玩具等型电器装置纷纷采红外线通信技术工业设备中高压辐射毒气体粉尘等环境采红外线通信技术 仅完全效隔离电气干扰单片机目前设计应中较广泛器件通软件编程达 效果实现种样功具灵活性强性高扩展性 等优点
    文介绍容利凌阳单片机SPCEO61A结合红外线器件设计构造出套简易红外通信接口实现中短距离红外线通信功 通信系统必扩展完全 实现通种专红外遥控器功






    关键字
    红外通信 接口技术 协议 凌阳单片机SPCE061A 工作原理 硬件设计 软件设计











    目录

    引言……………………………………………4
    红外通信介绍…………………………………………
    () 红外通信技术简介…………………………5
    (二) 红外通信协议标准…………………………5
    (三) 红外通信原理…………………………6
    二SPCE061A介绍…………………………………………
    ()总述……………………………………………7
    (二)性……………………………………………7
    (三) 结构概览……………………………………………8
    (四)芯片引脚排列说明…………………………9
    (五)特性参数……………………………………………11
    (六)SPCE061A系统……………………………………12
    三 红外通信接口设计方案…………………………
    ()硬件设计……………………………………………14
    (二)软件设计……………………………………………16
    1红外发射部分软件设计…………………………16
    2红外接收部分软件设计…………………………16
    四 总结……………………………………………17
    五参考文献……………………………………………18






    前言
    着社会生产力发展技术进步单片机应越越广泛遥控应领域单片机尤应单片机应系统中常常利非电信号(光信号电磁信号超声波信号等)传送控制信息数信息实现遥控遥测功种非电信号中 红外线光信号常目前红外线技术应种样研究红外技术已成先进科学技术重组成部分领域广泛应 尤电视VCD 音响等种遥控设备应更差已成熟步红外线见光具强隐蔽性保密性防盗警戒等安全保卫装置广泛应红外线遥控距离般米十米更远点红外遥控具线电遥控样穿遮挡物(非屏蔽)控制控象力正 特点工厂设计生产电视机录机电风扇等家电器红外遥控器时必制 作锁样套(锁钥匙)必须种新结构(否钥匙变通锁作会失)必线电遥控样套(发射器接收器)遥控频率编码(否会隔墙控制干扰邻居家电器)产品遥控器相 遥控频率编码会出现遥控信号串门情况工厂批量生产家电器普红外遥控提供极方便正红外线通信具成低廉控制简单实施方便简单易结构紧凑抗干扰力强传输性高特点型通信移动设备中获广泛应设备包括笔记电脑掌电脑机顶盒游戏机移动电话计算器寻呼机仪器仪表MP3 播放机数码相机印机类计算机外围设备等等试想果没红外通信连接中两设备必须条特制连线果够意两两互联传输数该需少条连线呢?红外线通信口问题迎刃解
    红外通信红外线载体传送数信息具直观操作简单性高功耗低抗干扰力强便高速应空间接入灵活等优点越越受重视红外通信接口手持设备中应尤广泛文提出种基凌阳公司SPCE061A红外通信接口设计方案实现中短距离红外线通信功 通信系统必扩展完全 实现通种专红外遥控器功实现单片机系统红外通信关键红外接口电路设计接口驱动程序设计



    红外通信介绍
    () 红外通信技术简介
    红外数通信指两台设备间通红外线进行线数传输种数传输方式般采红外波段红外线波长 075μm 25μm间红外数协会(IrDA)成立保证厂商红外产品够获较通信效果红外数通信采光波波长范围限定 850nm 900nm间红外通信特点代设备设备间传统线缆连接进摆脱台设备连接时特 制接口求跨台设备间数交换简单需彼相
    红外通信技术特点:
    1目前世界范围广泛种线连接技术众硬件软件台支持
    2通数电脉红外光脉间相互转换实现线数收发
    3取代点点线缆连接
    4新通讯标准兼容早期通讯标准
    5角度短距离点点直线数传输保密性强
    6传输速率较高目前4M速率FIR技术已广泛16M速率VFIR技术已发布
    红外通信技术缺点: 
    1通信距离短通讯程中移动遇障碍物通信中断
    2目前广泛SIR标准通信速率较低(1152kbits)
    3取代线缆连接进行线数传输功单扩展性差

    (二) 红外通信协议标准
    建立统红外数通信标准1993年HPCOMPAQINTEL等二十 家公司成立红外数协会Infrared Data Association年第
    IrDA红 外数通信标准发布IrDA10IrDA10简称SIR Serial Infrared基HP-SIR异步半双工红外通信方式SIR系统异步通信收发器UART托通串行数脉波形压缩接收光信号电脉波形扩展编码解码程316EnDec实现红外数传输受UART通信速率限制SIR高通讯信速率1152Kbps电脑串行端口高速率1996年IrDA发布IrDA11标准Fast InfraRed简称FIR
    SIR相 FIR托UART᳔高通信速率质飞跃达4MbpsFIR采全新4PPM 调制解调Pulse Position Modulation通分析脉相位辨传输数信 息通信原理SIR截然FIR1152Kbps速率时旧采SIR 编码解码程支持SIR低速设备进行通信通信方支持 FIR时通信速率提升更高水IrDA12标准低功耗IrDA10标准现已普遍应手持设备着移动计算设备移动通信设备日益普红外数通信已进入发展黄金时期1993年IrDA成立红外数协会会员已发展150IT业通信业叱咤风云公司中见IrDA标准已获业界广泛认支持目前已开发生产出具备红外通信力设备已百种红外模块年装机量已达亿五千万套年40%速度高速增长现样距离线通讯蓝牙技术红外通信技术成低廉广泛兼容性等优点势必会长段时间距离线数通信领域扮演重角色

    (三) 红外通信原理
    红外通信利950nm红外波段做信息载体实现两点间距离保密通信信息转发红外通信基原理发送端二进制信号调制成某频率脉序列通驱动LED光脉形式信号发射出接收端利光电二极接收光脉转换电信号放滤波等环节处理送解调电路解调原二进制数字信号输出红外发射部分红外辐射源调制发射红外信号接收部分利光学装置红外探测仪进行接收


    红外发射电路电阻R2三极Q2电阻R3红外发射二极D1组成图1示接收电路红外接收放电路组成Q4接收红外信号三极Q1进行级放放信号送入三极Q3进行第二级放通Rx输出放红外接收信号图2示

    二SPCE061A介绍
    ()总述
      SPCE061A 继µ’nSP™系列产品SPCE500A等凌阳科技推出款16位结构微控制器SPCE500A存储器资源方面考虑户较少资源需求便程序调试等功SPCE061A里嵌32K字闪存(FLASH)较高处理速度µ’nSP™够非常容易快速处理复杂数字信号SPCE500A相µ’nSP™核心SPCE061A微控制器适数字语音识应领域产品种济选择
    (二)性
      16位µ’nSP™微处理器
      工作电压(CPU) VDD24~36V (IO) VDDH24~55V
      CPU时钟:032MHz~49152MHz
      置2K字SRAM
      置32K FLASH
      编程音频处理
      晶体振荡器
      系统处备状态(时钟处停止状态)耗电仅2µA@36V
      216位编程定时器计数器(动预置初始计数值)
      210位DAC(数模转换)输出通道
      32位通编程输入输出端口
      14中断源定时器A B时基2外部时钟源输入键唤醒
      具备触键唤醒功
      凌阳音频编码SACM_S240方式(24K位秒)容纳210秒语音数
      锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号
      32768Hz实时时钟
      7通道10位电压模数转换器(ADC)单通道声音模数转换器
      声音模数转换器输入通道置麦克风放器动增益控制(AGC)功
      具备串行设备接口
      具低电压复位(LVR)功低电压监测(LVD)功
      置线仿真电路ICE(In Circuit Emulator)接口
      具保密力
      具WatchDog功

    (三) 结构概览
      SPCE061A结构图12示:

    (四)芯片引脚排列说明
        SPCE061A两种封装片种84引脚PLCC84封装形式排列图14示种80引脚LQFP80封装排列图示


    (五)特性参数
        SPCE061A系统特性参数表12示
    (六)SPCE061A系统
        系统接线图16示OSC0OSC1端接晶振谐振电容锁相环压控振荡器阻容输入VCP端接相应电容电阻工作电源端端接01µF藕电容提高抗干扰力




    三 红外通信接口设计方案
    ()硬件设计
    接口电路图4示J1红外发射/接收电路发射信号接收信号接口1 0Pi ns排线直接SPCE061A10B高8位相连通SPCE061AIOB8输出38kHz调制波IOB8输出TimerA PWM脉宽调制输出载波图图3示



    红外信号调制两种种脉宽调制(PWM)种通脉串时间间隔实现信号调制脉时调制(PPM)文采方法PPM
    61板系统控制核心红外发射选Visay公司生产TSAL6238发射940nm红外光束发射电路电阻电容三极红外发射组成串行码发送TimerA定时器IOB8编程第二功TimerA控制输出占空调脉宽调制信号APWM0产生38kHz载波信号图538kHz调制波串行数单片机串行输出端TXD送出驱动三极利两红外发射38kHz载波信号光脉形式外发送串行码1时开输出0时关闭APWM0输出(输出低电)TimerB控制脉宽度外接收电路选Vishay公司生产专红外接收模块TSOP1738该接收模块三端元件单电源+5V电源具功耗低抗干扰力强输入灵敏度高波长(950nm外)红外光敏感特点部结构框图图5示

    TSOP1738工作原理:通红外光敏元件接收载波频率38kHz脉调制红外光信号转化电信号前放器动增益控制电路进行放处理然通带通滤波器进行滤波滤波信号解调电路解调输出级电路进行反放输出IOB2检测信号图6TSOP1738部结构图

    (二)软件设计
    简单应功电表例包括手持 抄表器机软件电度表端机软件两部分[6]数 交换中 手持单元数终端站 费率装置(般指 功电表) 站站站时具接收 发射两套装备两者接收发射处理数程序相 考虑站站时接收发射信号数传 输双站需接收站发射信息需 站发射信息站站需套发射接收 装备采全双工通信方式身发射信号 身接收采半双工[7]通信串行方式 里站接收发射部分例说明部分软 件设计流程图
    1红外发射部分软件设计
    发射部分首先发射步头起始位接着发射8位 数段见图7发射端CPU断扫描键盘旦发 现键启发射子程序相应数值发射出














    2 红外接收部分软件设计
    红外接收部分通红外接收模块TSOP1738 接收数部分程序较简单利中断系统进 入接收数状态数存储61板数存储器中 完成次接收程

    四总结
    设计方案种简易红外通信接口该红外通信接口电路具电路简单成低廉编程方便维护容易性高等优点设计达红外线遥控目
    开始确定设计题目认真相关单片机系统设计方面书籍解系统建设基流程总体布局设计系统开发前需准备工作特系统需求分析重性样做心中数先网理系统需功划分成模块然思考进行细分脑子里逐步形成系统框架开始进行布局设计反复修改满意次设计开始利起时数库建表程中出现问题方面知识够成熟没事先完整设计数项开始建立数关系发现改时重新浪费时间先停数项进行系统分析面程利进行整系统设计够深刻加需求分析做够深入够透彻急进入系统设计阶段导致面阶段坎坎坷坷通更加深刻认识需求分析重性阶段工作开展利否具决定性意义次科研训练中间碰许困难许功够完善中学许前书学碰问题通断阅读相关书籍开发水明显提高系统设计新认识通次设计已基掌握系统设计流程时掌握相关技术增强动手力积累软件工程思想开发软件验工作学非常益
    文详细阐明系统软硬件设计全程采单片机设计红外显示电路系统发挥软件优点简化电路降低成提高性易维护功扩展性具广泛应前景通次科研训练锻炼红外通信单片机相关知识重新进行巩固逐步养成书写技术文档惯
    五参考文献
    [1]李群芳单片微型计算机接口技术 北京:电子工业出版社2012  
    [2]张玉香新型遥控接收模块 HS0038[J]线电19987  
    [3]肖景实遥控电路[M]北京:民邮电出版社1998  
    [4]李钟实实电子报警器精选百例[M]北京:科学技术文献出版社1999
    [5]高茹云通讯电子线路[M]西安:西安电子科技学出版社1999  
    [6]刘振海单片机原理应技术 北京 高等教育出版社 2003 1
    [7]沈红卫单片机应系统设计实例分析北京北京航空航天学出版社2002
    [8]原东昌李晋炬通信原理电路实验指导书北京北京理工学出版社20003
    [9]苏长赞红外线超声波遥控[M]北京:民邮电出版社1997
    武汉轻工学
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