紅外通信裝置設計論證

『壹』 你知道那個紅外控制的RS-485通信系統設計

RS-485 信號轉成TTL電平,TTL再轉調制紅外線或直接用紅外線收發管發脈沖紅外線信號.

『貳』 基於紅外技術的多點集中通信的設計

我來試試。
採用現在電視機用的940nm紅外發光管,接收也用這個頻率的接收管，這樣有發也有接了。接收管如果用TSOP1738之類的紅外一體接收器，就不帶38K解調了。這樣，一個發射管，一個TSOP1738就構成了一對發射/接收。主機和各個終端都要有這樣的一對才行。
接下來就是通訊協議了。類似於I2C，發送有地址，有指令（數據）。接收方都要有解析才行。是自己的地址，就應答，不是自己的地址，就不回答。
發射管的發射控制：用CPU定時器產生的38KH方波，與串口輸出數據信號「與」一下。程序里編一下也行。就不能用串口輸出數據了，就得用口線模擬了。
38K的調制，允許的通訊波特率不能太高，在2400bps左右。
從TSOP1738出來的TTL電平，直接接到RXD上即可。

再高速的通訊，就要用手機上或電腦上用的紅外發射接收專用「對管」了，可以支持更高的頻率。如HSL7001等器件，它可以實現115K的UART，但調制頻率不用我們管。只需連到串口就可以通訊。

『叄』 基於單片機的紅外通信裝置

紅外發射器：可以用單片機產生38K的載波，也可以用555振盪產生，也可以用紅外遙控器

紅外接收頭：HS0038，SM0038，T4148，都是一體化紅外接收頭電路十分簡單

設計過程：發射紅外信號，單片機接收，識別紅外信號，9ms低電平，4.5ms高電平，通信的話最好用遙控器，最好有遙控器的編碼方式，遙控器有兩種編碼方式，最常用的是NEC的

看個例子：

#include <reg51.h>

#define c(x) (x*120000/120000)

sbit Ir_Pin=P3^6;
sbit beep=P3^7;
//sbit RELAY=P2^0;
unsigned char code Led_Tab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,
0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E}; //共陽極數碼顯示碼0-F.
unsigned char code Led_Sel[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef};

unsigned char Led_Buf[4]; //顯示緩沖區
char Led_Index; //位選

unsigned char Ir_Buf[4]; //用於保存解碼結果
void delay_50ms(unsigned int t)
{
unsigned int j;
for(;t>0;t--)
for(j=6245;j>0;j--)
{;}
}

//==============================================================
//數碼管掃描
timer0() interrupt 1 using 1
{
TL0=65536-1000;
TH0=(65536-1000)/256; //定時器0設定約1000us中斷一次，用於數碼管掃描
P0=0xff;
P1=Led_Sel[Led_Index]; //位選
P0=Led_Tab[Led_Buf[Led_Index]]; //段選

if(++Led_Index>3) Led_Index=0; //四個掃描完了,到第一個數碼管
}
//==============================================================
unsigned int Ir_Get_Low()
{
TL1=0;
TH1=0;
TR1=1;
while(!Ir_Pin && (TH1&0x80)==0);
TR1=0;
return TH1*256+TL1;
}
//=============================================================
unsigned int Ir_Get_High()
{
TL1=0;
TH1=0;
TR1=1;
while(Ir_Pin && (TH1&0x80)==0);
TR1=0;
return TH1*256+TL1;
}
//==============================================================
main()
{
unsigned int temp;
char i,j;
Led_Index=1;

TMOD=0x11;
TL0=65536-1000;
TH0=(65536-1000)/256; //定時器0設定約1000us中斷一次，用於數碼管掃描
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;

Led_Buf[0]=0;
Led_Buf[1]=0;
Led_Buf[2]=0;
Led_Buf[3]=0; //顯示區設成0
do{
restart:
while(Ir_Pin);
temp=Ir_Get_Low();
if(temp<c(8500) || temp>c(9500)) continue;//引導脈沖低電平9000
temp=Ir_Get_High();
if(temp<c(4000) || temp>c(5000)) continue;//引導脈沖高電平4500
for(i=0;i<4;i++) //4個位元組
for(j=0;j<8;j++) //每個位元組8位
{
temp=Ir_Get_Low();
if(temp<c(200) || temp>c(800)) goto restart;
temp=Ir_Get_High();
if(temp<c(200) || temp>c(2000)) goto restart;
Ir_Buf[i]>>=1;
if(temp>c(1120)) Ir_Buf[i]|=0x80;
}
Led_Buf[0]=Ir_Buf[2]&0xf;
Led_Buf[1]=(Ir_Buf[2]/16)&0xf;
Led_Buf[2]=Ir_Buf[3]&0xf;
Led_Buf[3]=(Ir_Buf[3]/16)&0xf; //顯示結果
P1=Ir_Buf[2];
beep=0;
delay_50ms(2);
beep=1;
//RELAY=0;
//delay_50ms(50);
//RELAY=1;
}
while(1);

}

『肆』 設計一個簡易紅外通信系統

其實作為簡易系統，你的要求就是個設計大綱了。對於實現細節可根據實際情況豐富。內不敢說設計，提幾點容建議。
1.關於技術上的指標，必須參考國際標准做。我想你不可能自己研發個紅外的接收裝置吧。而且這種新硬體高與國際標准不同。現在的電子產品根據標准來做，其目的起碼有三：1.不用制定新標准，減少投資成本。2.保證兼容性。3.採用通用元器件，節省生產成本。既然是大家都使用通用標准，你去查查標准就行了，最起碼要選若干產品，篩選出符合要求的硬體。
2.對於程序上的設計，必須要得到廠家的介面說明，參考國際標准。這種屬於程序開發范疇，不在贅述。
3.你給出的圖不完全吧?試想什麼系統都是有終端組成呢！
4.對於你的提問我看無人給出確定的答案，因為這種系統具有非通用性。和你選擇的硬體，軟體有直接關系。在不確定硬體和軟體的基礎上無人能做出完整的設計。
希望我的回答給你些幫助。找標准請訪問IRDA官方網站，www.irda.org

『伍』 基於單片機的紅外通信的設計與實現

買51開發板幹嘛？畢業設計不可能交個開發板吧，你要做的是先找齊資料，然後購買元器件來拼電路，然後再用單片機控制，當然如果沒有開發條件還是先湊齊吧

『陸』 紅外通信協議的紅外通信的軟體設計

通信方式
考慮到復紅外光制反射的原因，在全雙工方式下發送的信號也可能會被本身接收，因此紅外通信需採用非同步半雙工方式，即通信的某一方發送和接收是交替進行的。
通信協議
進行紅外通信之前，通信雙方首先要根據系統的功能要求制訂某種特定的通信協議，然後才能編寫相應的通信程序。

『柒』 任務：設計並製作一個紅外通信裝置(求大神指點，不能直接用用紅外發收模塊)

在2m的時候，紅外的傳輸效果可能已經比較差了。
首先你要搞清楚一點，紅外，只是一種通信專媒屬介，並非通信手段。
所以，你可以考慮採用紅外加串口的模式來進行通信。
在發送端，先採集語音信號，然後通過串口進行發送
傳統的串口發送需要有線連接，你現在只需把待發信號連接到紅外發射管上即可。
在接收端，將紅外接受管的信號作為輸出。
這樣一個最大的好處就是免去了通訊協議的設置。
2和3是屬於信號調理和測量部分了，選一個好一點的運放和AD采樣晶元即可滿足要求
如常見的AD7324+OP177A運放即可。

『捌』 紅外通信協議的典型案例

針對便攜產品應用的紅外數據通信模塊(圖)
作者：解放軍理工大學劉榮何敏日期：2005-6-1
摘要：紅外通信有著成本低廉、連接方便、簡單易用和結構緊湊的特點，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。目前大多數作為采樣數據的終端希望通過串口或紅外介面與移動設備（如掌上電腦等）進行通信。和傳統的遙控器中採用的紅外相比較，紅外數據傳輸的實現方式是不同的。在筆記本電腦，手機，PDA和數碼相機上的紅外傳輸均採用紅外數據傳輸。本文介紹了紅外數據通信實現的原理，標准和方法。以實現和PDA（奧克碼—桑夏PPC2188型）的紅外數據通信為例介紹了該模塊的實現原理和方法。關鍵詞：IrDA；紅外通信；PDA
---傳統的紅外通信設備主要是指紅外遙控器和早期的PDA中採用的38kHz紅外調制和解調方式。這種方式實現簡單，但是誤碼率較高，不適合進行數據傳輸，特別是數據量大的時候。為此，IrDA組織(InfraredDataAssociation)規定了紅外數據傳輸的標准IrDA，它規定了通過紅外設備進行無線傳輸的方法。1994年，第一個IrDA的紅外數據通信標准發布，即IrDA1.0。IrDA規范包含兩個設備之間通信的標准以及與其他設備進行通信的協議。IrDA標准包含設備之間通信數據的格式以及與其他設備進行通信的協議。目前符合IrDA的設備有：筆記本電腦，手機，掌上電腦，數碼相機等。Linux操作系統支持IrDA。目前，很多公司根據該標准生產了各種用於紅外數據傳輸的晶元，如HP公司生產的HSDL-1000、HSDL-4230、HSDL-4220和HSDL-7000，Zilog生產的ZHX1010、ZHX1210、ZHX1810、ZHX1820。在桑夏公司的奧克碼—桑夏PPC2188型PDA上採用的就是ZHX1810晶元。下面分別介紹傳統的紅外通信和紅外數據通信的實現原理和方法。
1傳統的紅外通信---1．1原理---傳統的紅外設備傳輸數據時，可以採用38kHz的載波進行調制和解調。採用調幅的方式對數據進行調制，通過發光二極體將數據發送出去；採用專門的解調晶元接受紅外發送來的數據。---1．2實現方法---在終端上實現數據的紅外通信中，採用了圖1中的電路圖。
其中IFR_CLK輸出頻率為38kHz的方波，TXD為待發送的數據，兩個信號通過有MC9013組成的電路進行調制，通過TSAL6200調制過的信號發送出去；---SFH5110—38為載波為38kHz的解調晶元，接受外部來的信號，將解調後的數據送到RXD；---在終端中，採用了以上的電路和單片機進行連接，就可以實現傳統的載波（38kHz）調制解調的紅外通信。其中TXD和RXD分別接在單片機的串口的發送端和接受端，IFR_CLK接在一般的IO口上。---在單片機的軟體實現中，最主要的是在需要發送數據的時候用定時器在IFR_CLK口線上產生38kHz的方波。在這里，串口的速率一般較低。
---1．3缺點---（1）採用調幅進行傳輸，抗干擾能力差；---（2）在發送數據時，輸出的功率一定時，用於信號傳輸的功率小，接收到的數據的信噪比小，容易誤判數據；---（3）受到輸出功率的影響，數據傳輸的距離短,速度慢；---（4）受到傳輸速率的影響，傳輸的數據量不能太大；---（5）由於沒有相應的協議支持，將接收到的所有數據（包括正常的數據和干擾引起的非正常數據）送到RXD。
2紅外數據通信---2．1紅外數據通信的速率和物理層的數據幀格式---在紅外數據傳輸中，對串口發送的數據採用脈沖進行調制的方式。在IrDA標准1.0中，脈沖的寬度為3/16的BIT占空比或者為固定的1.63μs的脈沖寬度。IrDA1.0簡稱為SIR，以系統的非同步通信收發器(UART)為依託，由於受到UART通信速率的限制，SIR的最高通信速率只有115.2Kbps，也就是大家熟知的電腦串列埠的最高速率。在圖2中給出了脈沖調制前的非同步串口UART的數據幀格式和進行脈沖調制後的紅外IR幀格式，其中，紅外脈沖調制中的沒有脈沖代表UART中的「1」，紅外脈沖調制中有脈沖代表UART中的「0」；在沒有串口數據傳送時，紅外數據幀中沒有脈沖。
---1996年，頒布了IrDA標准1.1，即快速紅外通信，簡稱為FIR。與SIR相比，由於FIR不再依託UART，其最高通信速率有了質的飛躍，可達到4Mbps的水平。FIR採用了全新的4PPM調制解調(PulsePositionMolation)，即通過分析脈沖的相位來辨別所傳輸的數據信息，其通信原理與SIR是截然不同的，但由於FIR在115.2Kbps以下的速率依舊採用SIR的那種編碼解碼過程，所以它仍可以與支持SIR的低速設備進行通信，只有在通信對方也支持FIR時，才將通信速率提升到更高水平。對4Mbps的速率，需要使用1/4的脈沖的相位進行調制（即所謂的4PPM調制），利用脈沖四個不同的相位（位置）的一個脈沖對兩個BIT進行編碼。因此，前面利用脈沖有無進行調制，這里利用脈沖及脈沖的位置確定調制和解調的信號。例如，兩個BIT00調制為1000(一個BIT，其中第一個1/4BIT時間有脈沖，其他3/4時間無脈沖)，兩個BIT01調制為0100(一個BIT，其中第二個1/4BIT時間有脈沖，其他3/4時間無脈沖)。這樣，用4個脈沖就可以傳輸一個位元組的數據量。
在和終端進行通信的設備中，數據的傳輸通常以系統的非同步通信收發器(UART)為依託，我們只需要採用符合IrDA標准1.0的紅外器件。目前，紅外數據傳輸晶元包括兩種，一種以HP公司HSDL-1000晶元為代表，HSDL-1000的一端輸入為符合IrDA1.0標準的紅外數據，一端為非同步通信(UART)數據，可以直接用在終端中作為UART和紅外數據的轉換器。另外一種以Zilog生產的ZHX1810為代表，只是將紅外信號轉換為電信號，或將電信號轉換為紅外信號的紅外收發器件，這種晶元在終端設備中需要應用時，需要將脈沖轉換為非同步通信的數據，或將非同步通信的數據轉換為脈沖信號方可使用。---2．2採用脈沖進行調制的原因---紅外接收器需要一種方式來區分周圍的干擾,雜訊和信號。為了這個目的，通常利用盡可能高的輸出功率:高的功率表示在接收器中的大電流，有好的信噪比。然而,IR-LED（紅外燈）不可能在全部的時間連續的以高功率進行數據的發送。因此,使用每個BIT只有3/16或1/4脈沖寬度的信號進行傳輸。這樣，輸出的功率可以達到IR-LED（紅外燈）連續閃爍的最大功率的4～5倍。另外,傳輸的途徑不會攜帶直流成分(由於接收器連續的適應周圍的環境,只檢測環境變化),這樣必須利用脈沖調制。---2．3紅外數據通信的協議---在紅外數據通信中，很容易受到外界的干擾，只有符合一定格式的數據才是正確的數據。為此，IrDA標准指定三個基本的規范和協議，包括：物理層規范()，連接建立協議(LinkAccessProtocol:IrLAP)和連接管理協議（LinkManagementProtocol:IrLMP)。物理層規范制定了紅外通信硬體設計上的目標和要求，IrLAP和IrLMP為兩個軟體層，負責對連接進行設置、管理和維護。在IrLAP和IrLMP基礎上，針對一些特定的紅外通信應用領域，IrDA還陸續發布了一些更高級別的紅外協議，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P等。它們之間的關系如圖3所示。
---奧克碼—桑夏PPC2188型PDA的操作系統為桑夏2000操作系統，該操作系統為嵌入式的中文操作系統，其中有支持紅外通信的IrDA紅外通信協議棧。終端需要和PDA進行紅外通信的時候，也需要有支持紅外通信的IrDA紅外通信協議棧。有了支持紅外通信的IrDA紅外通信協議棧，終端不僅可以和PDA進行通信，也可以同帶有紅外通信口的筆記本電腦、手機、掌上電腦、數碼相機等進行紅外通信。
3實現終端與PDA的紅外通信---在終端設備中，要實現和PDA的紅外通信，除了要實現將紅外數據轉換為UART數據，還需要編制IrLAP和IrLMP層的協議。為了降低成本，我們直接採用了紅外收發器件ZiLOG生產的紅外收發器作為物理層的部分器件，而將脈沖和UART之間的數據轉換用軟體來實現。目前，實現了以下的硬體和軟體的研製和測試，這種終端與PDA的紅外通信是可靠的。---3．1ZHX1810
---ZiLOG為OEM客戶和最終用戶提供了完整的紅外數據收發方案。ZiLOG的紅外收發器被廣泛的應用於各種PDA產品，行動電話以及相關領域中。---最新公布的幾款紅外收發器ZHX1403，ZHX3403，以及ZHX1203，他們都具有極小巧的外型尺寸，ZiLOG稱之為Ultraslim結構。此外ZHX1403和ZHX3403還具有AlwaysOn技術，使得長時間的紅外功能開啟成為了可能，這無疑為紅外設備的應用增加了更多的可能性。---在本系統的設計中，採用了ZiLOG的ZHX1810。由於紅外收發器也可以接收到自己發出的數據，實現的紅外數據通信是半雙工的。---在圖4中給出了ZHX1810的內部結構。---LEDA：通過一個外接的電阻接到電源上，給LED提供電流。---TXD：用來傳輸串列數據。通過一個電阻接到地上，當關閉模式時處於開路狀態。---RXD：用來接收串列數據（在關閉模式時處於三態），不需要外接電阻。---SD：用來將內部的電路控制在關閉模式。---在Vcc和GND之間接一個0.33μF的電容。---3.2硬體組成---為了使終端的功能和紅外通信之間相對獨立，我們利用了單獨的單片機AT89C2051實現紅外協議棧中的相關協議。AT89C2051接收到TXD發來的數據，進行處理之後將UART數據轉換為對應的脈沖數據，通過ZHX1810發送出去；AT89C2051接收到ZHX1810發送來的脈沖數據，根據IrDA的相關協議棧進行解釋後，將數據通過RXD以UART數據形式發送出去。從而實現紅外通信。---圖5中的硬體電路是實現紅外通信的最低硬體配置。如果需要適應不同的波特率，需要在硬體圖中加跳線來識別。如果需要實現完整的IrDA協議棧，需要在電路中加上IIC匯流排的存儲單元；或者採用帶有數據匯流排和地址匯流排的單片機，加上RAM（如HM6116）來實現。---在這里，由於桑夏公司的奧克碼—桑夏PPC2188型PDA可以跳過IrDA協議棧中的連接建立協議層和連接管理協議層，只需要實現物理層的部分功能，終端採用如下的電路圖就可以實現和奧克碼—桑夏系列的PDA之間的紅外通信。
---3．3軟體實現的功能和流程---軟體實現的功能如下。---軟體的編寫是終端和PDA進行紅外通信的重點，考慮到軟體的可移植性和程序執行的速度，採用了C語言進行編寫，主要需要實現的功能如下：---（1）根據跳線識別不同的波特率，支持的波特率的傳輸范圍為1200bps～57600bps；---（2）由於設置紅外默認的狀態為接收狀態；---（3）物理層判斷紅外口有無接收到脈沖數據，將接收到的脈沖進行解釋後送到紅外數據接收緩存區；---（4）實現連接建立協議層IrLAP，和PDA建立連接；注意，這種建立的連接是單工的，只有在該次通信完成時才建立下次的連接；---（5）實現連接管理協議層IrLMP的功能；---（6）將從紅外接收的數據通過RXD送到終端的非同步串口接收端；---（7）從終端的非同步串口發送端接收數據，根據IrDA協議棧，和PDA建立連接後，將從終端接收到的數據通過紅外發送到PDA；---在軟體的實現中，對終端的數據傳輸而言，數據是進行半雙工的透明的傳輸。---軟體的流程如圖6所示。
4總結---為了便於將這樣的模塊應用於各種帶有紅外的移動終端設備的紅外數據通信，我們採用了單獨的MCU來實現串口數據和紅外數據之間的轉換。由於波特率的傳輸范圍為1200～57600bps，我們只實現了目前廣泛使用的SIR標准通信。該模塊已經應用在和PDA紅外通信的電路中，性能穩定。
參考文獻1何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計.北京航空航天大學出版社，HX1810SlimLine(tm)SIRTransceiver

『玖』 紅外通信協議的紅外通信介面的硬體電路設計

單片機本身並不具備紅外通信介面，但可以利用單片機的串列介面與片外的紅外發射和接收電路，組成一個應用於單片機系統的紅外串列通信介面，如圖1所示。