紅外線通信裝置開題報告

1、華北理工大學輕工學院本科生畢業(yè)設計開題報告題 目：基于紅外語音傳輸系統(tǒng)的設計學 院：電氣信息學院專 業(yè)：通信工程班 級：通信一班姓 名：馮少卿學 號：201324440104指導教師：牛靜霞2016年 8 月 25 日一、選題背景我們生活當中的各方面都需要通信，那么就現(xiàn)在來講無線通信的發(fā)展還是比較迅速，語音通信的目的是傳遞聲音信息，發(fā)送方發(fā)出的聲音轉換成電信號，經(jīng)發(fā)送端設備變換為適合傳輸?shù)男问?，通過傳輸?shù)男诺纻鹘o接收方。但是信號通過一系列的傳輸通道和設備必然會存在噪聲，噪聲的存在給語音通信帶來干擾，致使通信效果變差。在實際生活中，語音通信可能發(fā)生在嘈雜的噪聲環(huán)境中，語音信號甚至完全被背景噪聲所

2、淹沒，幾乎無法識別。通信過程無法正常的實現(xiàn)，給生產(chǎn)、生活、軍事行動帶來嚴重的影響，給個人、單位乃至國家造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，如何有效的抑制和去除噪聲，提高語音的可懂度是非常重要的。隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的操作系統(tǒng)開始進入了人們的生活。傳統(tǒng)的遙控器采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，這種方法雖然制作簡單、容易，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只實用于某一專用電器產(chǎn)品的應用，應用范圍受到限制。而采用單片機進行遙控系統(tǒng)的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可以隨便設定等優(yōu)點。與此同時移動互聯(lián)網(wǎng)的崛起極大的推動了無線通信的發(fā)展，紅外通信必將也會獲得

3、新的發(fā)展動力。本設計主要應用了單片機作為核心，綜合應用了單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識，應用紅外光的優(yōu)點。操作的不同，發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作。遙控接收器通過對紅外光接收頻率的識別，判斷出控制操作，來完成整個紅外遙控發(fā)射、接收過程。其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。二、設計方案一、設計任務和要求1、內容：設計并制作一個紅外通信裝置2、方法手段1）紅外光通信裝置利用紅外發(fā)射管和紅外接收模塊作為收發(fā)器件，用來定向傳輸語音信號，傳輸距離為2m。如圖1所示紅外接收裝置紅外發(fā)射裝置耳機 語音信號 紅外光 2m 圖1：紅外通信裝置方

4、框圖2）傳輸?shù)恼Z音信號可采用話筒或直徑為3.5mm的音頻插孔線路輸入，也可由低頻信號源輸入，頻率范圍為3003400Hz。3）接受的聲音應無明顯的失真。當發(fā)射端輸入語音信號改為800Hz單音信號時，在8歐電阻負載上，接收裝置的輸出電壓有效值不小于0.4V。不改變電路狀態(tài)，見笑發(fā)射端輸入信號的幅度至0V,采用低頻毫伏表（低頻毫伏表為有效值顯示，頻率響應范圍低端不大于10Hz、高端不小于1MHz）測量此時接收裝置輸出端噪聲電壓，讀書不大于0.1V。如果接收裝置設有靜噪功能，必須關閉功能進行上述測試。4） 當接收裝置不能接收發(fā)射端發(fā)射的信號時，要用發(fā)光管指示。3、發(fā)揮部分1）增加一路數(shù)字通道，實時傳

5、輸發(fā)射端環(huán)境溫度，并能在接受端顯示。數(shù)字信號傳輸延時不超過10s。溫度測量誤差不超過2。語音信號和數(shù)字信號能同時傳輸。2）設計并制作一個紅外光通信中繼轉發(fā)節(jié)點，以改變通信方向90，延長通信距離2m，如圖2所示。語音通信質量要求同基本要求（3）。中繼轉發(fā)節(jié)點采用5V直流單電源供電，電路見圖3.串接的毫安表用來測量其供電直流電流。 紅外光溫度傳感器溫度顯示 紅外接收裝置中繼轉發(fā)節(jié)點紅外發(fā)射裝置 語音信號 耳機 2m 2m 紅外光 圖2：紅外光通信中繼轉發(fā)裝置方框圖在滿足發(fā)揮部分（2）要求的條件下，盡量減小中繼轉發(fā)節(jié)點供電電流。4、設計思路本實驗主要由產(chǎn)生電路、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)三個模塊構成，如圖3

6、所示。產(chǎn)生的信號通過發(fā)送系統(tǒng)轉化為光信號進行發(fā)送，通過接收系統(tǒng)檢測光信號并將其放大后轉化為電信號。光信號的檢測和放大電路電源電路紅外管接收和發(fā)射信號信號產(chǎn)生電路信號產(chǎn)生電路紅外管接收和發(fā)射信號光信號的檢測和放大電路電源電路信號產(chǎn)生電路紅外管接收和發(fā)射信號光信號的檢測和放大電路電源電路 圖3：設計模塊圖本實驗主要由產(chǎn)生電路、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)三個模塊構成，產(chǎn)生的信號通過發(fā)送系統(tǒng)轉化為光信號進行發(fā)送，通過接收系統(tǒng)檢測光信號并將其放大后轉化為電信號。三、擬采用的研究方法、手段及實驗準備情況1、研究方法所謂的數(shù)字通信就是指把在發(fā)射端接受到的語音信號放大后傳輸?shù)紸/D轉換中進行模/數(shù)轉換，再由單片機中嵌

7、入的程序控制A/D芯片進行模數(shù)轉換，當紅外接收端的紅外線接收管接收到信號后，單片機對接收到的信號進行識別，之后將處理好的信號數(shù)據(jù)傳入D/A轉換器進行轉化之后，傳輸濾波電路和功率放大電路進行處理，最后將處理好的語音信號輸出，原理如圖4所示中級放大前置放大濾波驅動電路門電路A/D轉換器話筒語音輸入單片機喇叭放大濾波整形放大D/A轉換器單片機耳機圖4：紅外數(shù)字通信原理圖1、技術手段采用紅外光通信技術紅外線的特點：我們的眼睛所能看到的光稱為可見光，這些可見光按照波長排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。紅光的波長范圍為0.62m0.76m，我們把比紅光波長還長的光叫紅外線。我們都有一般家庭常用到的電

8、視遙控器的紅外線遙控器就是利用波長0.76m1.5m之間的近紅外線來傳送控制信號的。 紅外線的特點是對其他電器設備工作干擾比較小，對周邊環(huán)境的要求也不是很高，一般不會相互影響。最后就是紅外線的電路具有調試簡單等優(yōu)點。 紅外線發(fā)射和接收：我們所涉及到的需要用到的紅外通信項目中，必不可少的就是要用到的紅外線的發(fā)射和接收兩部分。我們這次試用的是簡單的元器件：語音發(fā)射部分射發(fā)射原件為紅外發(fā)光二極管，在二極管中我們還加了一個電阻，一般常用的紅外發(fā)光元件發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，紅外線發(fā)射二極管的外形與普通的5mm發(fā)光二極管相同，但是顏色不是很一樣。一般分為透明色、黑色和深藍色等三種。接

9、收電路的紅外線接收二極管是一種光敏二極管，我們在使用的時候要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。由于紅外發(fā)光二極管需要的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以在紅外線的接收端要增加高增益放大電路，也就是說我們需要使用放大倍數(shù)較高的功率放大器來放大我們接收到的電信號，使我們之后再耳機或是揚聲器聽到的聲音和輸入的聲音信號差別不大。系統(tǒng)的總體設計框圖如圖1.4所示。 中繼轉發(fā)紅外發(fā)射8051F020微控制器變換電路溫度傳感器 通信編碼 紅外光 溫度采集 2m音頻放大濾波模塊 2m 語音信號 紅 發(fā)射端 外 光紅外接收LED指示燈 接收端LCD1602液晶顯示溫度音頻

10、濾波功放模塊8051F020微控制器耳機 通信解碼圖5： 系統(tǒng)組成框圖3、實驗器材準備5V/1A開關電源、單片機發(fā)射、接受模塊、中繼器、C8051F020核心板、C8051F單片機U-EC6 EC5企業(yè)版、標準1cd1602、杜邦線、喇叭。四、進度安排2016.08.202016.09.10：確定開題報告題目以及開題報告答辯2016.09.102016.10.10：根據(jù)畢設要求準備實驗器材2016.10.122016.12.30：查閱相關紅外語音傳輸?shù)馁Y料，學習紅外語音傳輸知識2016.12.012016.12.31：對硬件進行設計2017.01.012017.04.20：學習代碼的相關知識2

11、017.01.012017.04.20：代碼編寫2017.04.202017.05.01：測試修復代碼、實驗現(xiàn)象，論文撰寫五、參考文獻（外文參考文獻不少于2篇）1 梅麗鳳，王艷秋，張軍等.單片機原理及接口技術.北京：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2004.24 2 李湘閩，唐宏，葛繼.學習型紅外遙控器.紅外.2004，11（8）：3336 3 閻綱,等.基于MSP430單片機的紅外遙控器設計J.微計算機信息, 2006,22(10-2): 223224 4 戴峻峰，付麗輝.多功能紅外線遙控器的設計.傳感器世界.2002，8（12）：16185 嚴后選，孫建國等.紅外智能遙控器的設計.測控

12、技術.2003，22（3）：54566 李光飛，樓然苗，胡佳文等.單片機課程設計實例指導.北京：北京航空航天大學出版社.2004，1681707 曲金鵬,等.一種適用于智能儀表監(jiān)控的紅外通信技術J.自動化儀表, 2003, 24(8): 2324.8 張立文，吳迪，宋占偉.基于Speex的嵌入式無線數(shù)字音頻交互系統(tǒng)J.吉林大學學報（信息科學版）.2013（04）9 趙軍.淺析紅外通信技術在數(shù)據(jù)通信中的作用J.中國新技術新產(chǎn)品.2013（07） 10 李湘閩，唐宏，葛繼.學習型紅外遙控器.紅外.2004，11（8）11 曲金鵬,等.一種適用于智能儀表監(jiān)控的紅外通信技術J.自動化儀表, 2003, 24(8): 23-24.12 李瑞芳.紅外通信裝置的設計與實現(xiàn)J.自動化應用.2014（03）13 付輝，楊璐，尚治國，楊樂平.紅外光通信裝置J.電子世界2013（18）14 劉勇，王昆林，徐衛(wèi)華.基于紅外光通信電路的設計與制作J.電子世界2013（21） 15 汪井源，張正線.局域網(wǎng)中的無線紅外光通信技術J.軍事通信技術.2000（03） 16 HONG Huanfeng,LI Chuanwei. Adhibition of electrical i