紅外音頻通信裝置設計

A. 紅外發射及接收裝置電路圖分析

HS0038接收的是38KHz載波調制的紅外信號，內部有選頻電路，用連續的紅外信號恐怕得不到正常的輸出。
建議發射部分改為38KHz的脈沖紅外信號。

B. 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。

C. 用紅外遙控器怎麼實現調節功放的音量大小，用單片機嗎

紅外遙控的音頻功放設計與製作

1.引言

本項目以單片機為核心，開發設計了具有紅外線遙控功能的功率放大器，整個系統構思巧妙，設計合理，實用性強。

2.發射電路原理

要使紅外線接收器能夠接收到的紅外線信號，我們必須紅外線發射時具有一定的信號特徵。

常用的區分指令信號的特徵是頻率特徵和碼組特徵，即用不同的頻率或不同編碼的電信號代表不同的指令。我們這里用到的是碼組特徵。碼分制紅外遙控電路就是指令信號產生電路以不同的脈沖編碼(不同的脈沖數目及組合)代表不同的指令。對於圖1來講，當不同的指令鍵被按下時，單片機編碼電路產生不同脈沖編碼的指令信號，也就是進行編碼，然後經調制電路調制，變為編碼脈沖調制信號，再由驅動電路驅動紅外發射器件發射紅外光信號。

本文用到的碼分制紅外線遙控系統的發射部分原理（如圖1）。

在發射部分電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本文使用了美國公司Microchip生產的PIC16F84A單片機來實現，因而電路顯得非常簡潔。使用PIC16F84A單片機的好處還在於我們只要改變單片機里的程序就可以改變電路功能同時也可以實現一個遙控器控制多種機器。

發射部分的原理圖（見圖2）。

這個電路很簡潔，下面我們來簡單介紹一下。它一共有K1、K2、K3、K4四個按鍵。當按下按鍵K1時單片機PIC16F84A的第六個引腳RB0接地，表示給RB0一個低電平的有效信號。單片機PIC16F84A的6、7、8、9引腳都是它的信號輸入端，這4個輸入端都是低電平有效，高電平無效的，具體情況將在下一節介紹。單片機PIC16F84A收的K1發來的低電平信號後按照程序的設定在17引腳RA0輸出一串二進制碼10000000。該信號還很微小不能用來直接推動紅外線發光二極體，因此需要放大器放大。

在這里我們用三極體Q1來做放大器，它的型號是C1815，一個NPN型三極體。二進制碼信號經過放大後就可以推動紅外線發光二極體了。紅外線發光二極體D1負責把電信號轉換成紅外線信號並發射出去。

K2、K3、K4的功效和K1差不多，只是按下K2、K3、K4後，單片機PIC16F84A根據不同的引腳收到的有效信號後在17引腳RA0輸出的二進制碼不同。接收部分的電路就是根據二進制碼的不同來辨別用戶到底是按下哪個按鍵。

電路中的4MHz晶體振盪器和兩個22pF的電容是用來為單片機PIC16F84A提供基準頻率的。該電路使用4.5V的直流電源，由三節干電池提供。

電阻R1、R2、R3、R4的作用是在按鍵按下前連接單片機PIC16F84A的輸入引腳和電源，使引腳輸入高電平。當按鍵K按下時電阻起分壓作用，保證單片機PIC16F84A引腳有低電平輸入。

3.接收電路

紅外遙控的接收就是由紅外接收器件光電二極體或光電三極體接收下來，再把紅外光信號轉換成電信號。紅外遙控接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到發射器的紅外指令信號時，它將紅外光信號變為電信號並送入前置故大器進行放大，再經解調器後，由指令信號檢出電路將指令信號檢出，最後記憶及驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。

紅外遙控的接收部分的原理方框圖（如圖3）。

接收部分電路主要包括直流穩壓電源提供電路、紅外線接收電路、放大電路、顯示電路、

音頻功放電路。這個電路顯然比上一章的紅外線發射電路復雜多了，在這里我們先看一下接收部分的電路圖再慢慢分析它的原理。

接收部分的電路圖（見圖4）。

接收部分電路的顯示，音頻功放等功能需要較大的功率和電壓。因此我們不能用電池做電源，而是要用220V的交流生活用電源。可是220V的電源對於PIC16F84A單片機、DAC0830等晶元來說太高了，而且它們需要的是直流電源。所以我們需要把220V交流電變成幾伏的直流電源，這個工作是由直流穩壓電源電路完成的。這部分電路由兩個部分組成：1.降壓整流電路；2.穩壓電路、降壓整流電路由一個變壓器和4個整流二極體組成。如圖4.2所示，220V交流電通過變壓器T01後從220V的交流電壓變成15V左右的交流電壓，15V的交流電壓經過4個整流二極體整流後，轉換成有部分交流成分的直流電壓。在這部分電路的製作時要注意兩點：

1.變壓器初級必須接在220V交流電一端，次級接在電路板上。如果接錯輕則燒壞電路板，重則可能傷害到人生安全。初、次級的區分可以通過測變壓器的內阻辨別——內阻大的是初級，內阻小的是次級。

2.整流二極體的排列方向必須正確。整流二極體排列錯誤就會燒壞電容，也有可能會燒壞後面的晶元。

穩壓電路由一些電阻電容和穩壓晶元7805、7809組成。這部分電路的功能是對上一級電路提供的直流電壓進一步整流、穩壓、降壓，最後產生後面電路需要的5V直流電源和9V直流電壓。

如圖4.2，R01、R02、R18的作用是分壓、限流，它們使電壓進一步下降和當後面電路出現短路等毛病時可以限制電路過大保護電路。電容C01、C02、C03等電容的作用的濾波，使電壓的波形

更加平穩。這部分電路的關鍵功能是由穩壓晶元7805和7809實現。7805可以把前面的不穩定電壓

轉換成穩定的5V直流電源，輸出給晶元PIC16F84A和CD4511使用。7809可以把前面的不穩定電壓轉換成穩定的9V直流電源輸出給晶元DAC0830使用。

紅外接收電路由光電三極體Q03PIC16F84單片機等組成。光電三極體能夠把發射部分電路的紅外線發光二極體發射出來的紅外線信號接收下來，然後轉換成相應的電信號輸入到單片機PIC16F84A的6號引腳RB0中。

單片機PIC16F84A是接收部分電路的核心部件。它負責對接收到的信號解碼、識別，再根據接收到的信號輸出控制信號，控制下面電路的驅動電路和顯示電路。電容C06、C07、晶體振盪器X01可以產生4MHz的振盪時鍾信號為單片機PIC16F84A提供和發射部分的單片機一樣的時鍾信號，使它們可以同步工作。

放大電路由三極體Q01、Q02和一些電阻電容組成。它們的工作是對單片機PIC16F84A輸出的控制信號放大，推動下一級電路工作。

顯示電路由晶元CD4511和LED顯示管組成。它們的工作是顯示單片機輸出的信號是否符合設定的程序，方便電路的檢測與調試。參考圖4晶元CD4511接收的到單片機PIC16F84A發出的信號後就在相應的引腳發出高電平由LED顯示管顯示出來。

音頻功率放大器的類型很多，根據使用器件的不同，可分為純電子管、晶體管、集成電路、場效應管功率放大器。本項目的音頻功放電路選用晶元LM4756，由0AC0830進行D/A變換，控制功率放大器音量大小。

在發射電路中由於關鍵的編碼部分電路功能本設計使用了美國公司Microchip生產的PIC16F84A單片機來實現，因而電路顯得非常的簡潔。接收電路中也用到PIC16F84A，它負責把接收的信號解碼，輸出信號來控制音頻功放電路和顯示電路。使用PIC16F84A單片機的好處還在於我們只要改變單片機里的程序就可以實現電路功能的改變，同時也可以實現一個遙控器控制多種機器。

4．PCB設計與製作

根據電路原理圖，運用了Protel99軟體對電路進行了PCB設計，包括元器件的布局與布線，最後成功製作PCB板。這是該畢業設計的主要內容之一。

（1）元件的布局：手工布局，一般是遵循相關的元件放在一起的原則，有特殊要求的元件特別處理；例如開關、跳線、去耦電容等。

（2）PCB布線：布線的宗旨是能使線布到最合理最密集，而干擾最小。本設計採用手工布線與自動布線相結合的手段。先對有特殊要求的走線進行預布，例如電源線、地線和信號線等。

然後按照設定的規則自動布線；最後對完成的布線進行逐一的檢測。盡量減少過孔，使走線最短，最合理。

設計的PCB布線圖（見圖5）。

5.測試結果

在接收電路的電源功能上通過調試後在IC117805的輸出端輸出+5V的直流電壓供晶元

PIC16F84A和CD4511使用；在晶元IC127809的輸出端輸出穩定的+9V的直流電壓。電路實現的功能如下：

（1）實現了較遠距離的紅外線遙控。最遠遙控距離為十米左右。

（2）實現了音頻功放，最大輸出功率高達35W。

D. 紅外線通信的原理

大氣對紅外線輻射的吸收，主要是由大氣中的水蒸汽、二氧化碳和高層大氣中的臭氧分子造成的。這些大氣分子的強烈吸收使大氣對紅外線輻射的大部分區域是不透明的，只有在某些特定的波長區，紅外線輻射才能透過。這些特定的波長區稱為紅外線輻射的「大氣窗口」，它們幾乎都集中在25μm以下的近紅外和中紅外區域，即1.15～1.35，1.45～1.8，1.9～2.5，3.05～4.1，4.5～5.5，7.9～13.2、17～28μm。另外，在波長為300、600μm附近區域，大氣也呈現出某些透過特性。
散射是大氣對紅外線輻射的另一種重要作用。散射有兩種不同的類型，即瑞利散射和彌散射。瑞利散射是由大氣分子引起的，它對紅外線輻射的影響並不特別重要，對於波長大於lμm的輻射的影響常可被忽略。彌散射是由大氣中的懸浮粒子如雨、雪、霧、雲、灰塵和煙的微粒造成的，這對紅外線傳輸過程中的衰減有重要作用。
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理後送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號後輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。
簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信介面就是針對紅外信道的數據機。
紅外線通信可用於沿海島嶼間的輔助通信，室內通信，近距離遙控，飛機內廣播和太空梭內宇航員間的通信等。
特點
紅外線具有容量大，保密性強，抗電磁干擾性能好，設備結構簡單、體積小、重量輕、價格低；但在大氣信道中傳輸時易受氣候影響的特點。紅外線波長范圍為0.70μm～lmm，其中300μm～lmm區域的波也稱為亞毫米波。大氣對紅外線輻射傳輸的影響主要是吸收和散射。
紅外線通信系統
紅外線通信系統一般由紅外線發射系統和接收系統組成。對於客機內的紅外線通信系統，採用低功率的近紅外線（波長為0.72～1.5μm）傳送信號，對人體健康尤其對人的眼睛無任何傷害作用，也不會干擾飛機與陸地之間的無線電通信。其工作過程是：音頻信號先被轉換成數字信號，再調制在紅外線上，通過特製的紅外線發射器，使載有音頻信號的紅外線充滿機艙內的每一個角落。每個座位上備有的一副「耳機」，實際上是一隻紅外線接收機，它能將紅外線信號變為電信號，再進而還原成聲音；用電池工作，不需要任何外部連線。旅客只要載上這副「耳機」，開啟電源，撥動相應的選擇開關，就可收聽到各種不同的節目。
技術標准
紅外線通訊技術包含下列規格：IrPHY、IrLAP、IrLMP、IrCOMM、TinyTP、IrOBEX、IrLAN以及IrSimple。
IrDA1.0標准簡稱SIR（SerialInfrared，串列紅外協議），它是基於HP-SIR開發出來的一種非同步的、半雙工的紅外通信方式，它以系統的非同步通信收發器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，UART)）依託，通過對串列數據脈沖的波形壓縮和對所接收的光信號電脈沖的波形擴展這一編解碼過程（3/16EnDec）實現紅外數據傳輸。SIR的最高數據速率只有115.2kbps。在1996年，發布了IrDA1.1協議，簡稱FIR（FastInfrared，快速紅外協議），採用4PPM（PulsePositionMolation，脈沖相位調制）編解碼機制，最高數據傳輸速率可達到4Mbps，同時在低速時保留1.0標準的規定。之後，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的VFIR（VeryFastInfrared）技術，並將其作為補充納入IrDA1.1標准之中。
IrDA標准都包括三個基本的規范和協議：紅外物理層連接規范IrPHY（）、紅外連接訪問協議IrLAP（InfraredLinkAccessProtoco1）和紅外連接管理協議IrLMP（）。IrPHY規范制訂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和IrBus等等。
IrPHY：是指紅外線通信的最低層，物理層。其中重要的規格如下：
距離(標准：1米，低功率傳輸至低功率：0.2米，標准至低功率：0.3米)
角度(最小圓錐狀+-15°)
速度(2.4千位元/秒至16百萬位元/秒)
調變(基頻帶，無載波)
紅外線過濾視窗
紅外線通信收發器藉由一束圓錐狀光束范圍內的紅外線脈波傳輸，其圓錐狀光束自中心算起最小有15度的范圍。
紅外線通信物理層規范需要至少在一米外還能辨識的光信號的最小光量。
同時，規范中也定義兩通訊裝置接近時不會過量的最大光量。
在實用階段，市場上有些裝置沒有做到一米的傳輸距離。
同時也有些裝置沒有預留非常接近時的容忍值。
紅外線通信的典型甜區為距離收發器5厘米至60厘米范圍之中，在圓錐狀光束的中心點處。
紅外線通信的資料通訊作動在半雙工模式，這是因為裝置在發射時會被自己的接收器接收到，因此全雙工變得不可行。
兩裝置間藉由快速切換連接便可模擬全雙工。
主要裝置端控制著連接的時序，但雙邊可依照實際情況將傳輸速度切換至最高。
傳輸速率落在三大分類：SIR、MIR以及FIR。
SIR的速度范圍包含了RS-232的速度定義(9600位元/秒，19.2千位元/秒，38.4千位元/秒，57.6千位元/秒，115.2千位元/秒)
裝置最常見的傳輸速率為9600位元/秒，因此此一傳輸速率為所有在discovery狀態與negotiation狀態的速率。
MIR(中速率紅外線)不是官方名詞，有時用來表示0.576百萬位元/秒至1.152百萬位元/秒的速率范圍。
FIR為IrDA物理層標准陳廢的名詞，雖然如此這個名詞卻也常用在表示4百萬位元/秒速率。
FIR有時也用來表示所有大於SIR標定速率以上的速率。
然而，MIR與FIR使用不同的編碼方式，與不同的封包架構。
因此，這兩個非官方用詞分別了兩種不同的物理層實作方式。
未來有更快的傳輸速率(目前有VFIR)，可支援到16百萬位元/秒。
有VFIR的商品可用例如TFDU8108可操作在9.6千位元/秒至16百萬位元/秒。
UFIR協定正在發展中。此一協定將可支援100百萬位元/秒。

E. 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。

F. 在紅外音頻傳輸系統中如何加入ad轉換模塊，原理圖如下，大佬幫幫忙

普通AD模塊無法完成音頻信號的數據採集與轉換，除非你有專門類似電腦音效卡那種的音頻採集板(卡)。

G. 利用紅外發射接收原理設計一個無線的耳機、用電腦來發射傳輸音頻信號，另一個無線耳機可接收那種電路圖、

看看這個吧：
http://image..com/i?tn=image&ct=201326592&cl=2&lm=-1&fr=&fmq=&pv=&ic=0&z=&se=1&showtab=0&fb=0&width=&height=&face=0&istype=2&word=%BA%EC%CD%E2%B7%A2%C9%E4%B5%E7%C2%B7%CD%BC&s=0
其實就是在圖片網站輸入「紅外發射電路」就能看到很多圖片的

H. 簡易紅外線通信電路的設計製作

簡易紅外線通信電路的設計，首先將需要發射的語音信號調制到載波信號中，然後以紅外反射管發射出去。另一端用光敏電阻或二極體接收，並解調。可以使用555實現調制和解調。

I. 這是一個紅外音頻傳輸的電路圖

紅外接收管VD在電路中需要反置,VD再受到光作用時,方向電流約為20ua,R3為紅外接收管VD的偏置電阻,靜態時為VD 提供靜態工作電流,5v電源供電,靜態時應使VD偏置在3v左右,根據公式R3=(5-3)v/0.02ua=100k左右。
不同的紅外接收管參數有區別,但是計算方法就是這樣的，望採納哦。