紅外光通信裝置的設計實現

1. 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。

2. 基於單片機的紅外遙控收發系統的設計與實現

低頻信號發生器的設計
摘 要：
直接數字合成(DDS)是一種重要的頻率合成技術，具有解析度高、頻率變換快優點，在雷達及通信等領域有著廣泛的應用前景。文中介紹了一種高性能DDS晶元AD9850的基本原理和工作特點，闡述了如何利用此晶元設計一種頻率在0—50
kHz內變化、相位正交的信號源，給出了AD9850晶元和MCS51單片機的硬體介面和軟體流程。

關鍵詞：直接數字頻率合成 信號源 AD9850晶元
概述：
隨著數字技術的飛速發展，高精度大動態范圍數字／模擬(D，A)轉換器的出現和廣泛應用，用數字控制方法從一個標准參考頻率源產生多個頻率信號的技術，即直接數字合成(DDS)異軍突起。其主要優點有：(1)頻率轉換快：DDS頻率轉換時間短，一般在納秒級；(2)解析度高：大多數DDS可提供的頻率解析度在1 Hz數量級，許多可達0．001 Hz；(3)頻率合成范圍寬；(4)相位雜訊低，信號純度高；(5)可控制相位：DDS可方便地控制輸出信號的相位，在頻率變換時也能保持相位聯系；(6)生成的正弦／餘弦信號正交特性好等。因此，利用DDS技術特別容易產生頻率快速轉換、解析度高、相位可控的信號，這在電子測量、雷達系統、
調頻通信、電子對抗等領域具有十分廣泛的應用前景。
1. 低頻信號發生器的組成
圖2.7為低頻信號發生器組成框圖。它主要包括主振器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器和指示電壓表等。

（1）主振器
RC文氏橋式振盪器具有輸出波形失真小、振幅穩定、頻率調節方便和頻率可調范圍寬等特點，故被普遍應用於低頻信號發生器主振器中。主振器產生與低頻信號發生器頻率一致的低頻正弦信號。
文氏橋式振盪器每個波段的頻率覆蓋系數（即最高頻率與最低頻率之比）為10，因此，要覆蓋1Hz～1MHz的頻率范圍，至少需要五個波段。為了在不分波段的情況下得到很寬的頻率覆蓋范圍，有時採用差頻式低頻振盪器，圖2.8為其組成框圖。假設f2=3.4MHz，f1可調范圍為3.3997MHz～5.1MHz，則振盪器輸出差頻信號頻率范圍為300Hz （3.4MHz-3.3997MHz）～1.7MHz（5.1 MHz-3.4 MHz）。

差頻式振盪器的缺點是對兩個振盪器的頻率穩定性要求很高，兩個振盪器應遠離整流管、功率管等發熱元件，彼此分開，並良好屏蔽。
（2）電壓放大器
電壓放大器兼有緩沖與電壓放大的作用。緩沖是為了使後級電路不影響主振器的工作，一般採用射極跟隨器或運放組成的電壓跟隨器。放大是為了使信號發生器的輸出電壓達到預定技術指標。為了使主振輸出調節電位器的阻值變化不影響電壓放大倍數，要求電壓放大器的輸入阻抗較高。為了在調節輸出衰減器時，不影響電壓放大器，要求電壓放大器的輸出阻抗低，有一定的帶負載能力。為了適應信號發生器寬頻帶等的要求，電壓放大器應具有寬的頻帶、小的諧波失真和穩定的工作性能。
（3）輸出衰減器
輸出衰減器用於改變信號發生器的輸出電壓或功率，分為連續調節和步進調節。連續調節由電位器實現，步進調節由步進衰減器實現。圖2.9為常用輸出衰減器原理圖，圖中電位器RP為連續調節器（細調），電阻R1～R8與開關S構成步進衰減器，開關S為步進調節器（粗調）。調節RP或變換開關S的擋
（4） 功率放大器及阻抗變換器功率放大器用來對衰減器輸出的電壓信號進行功率放大，使信號發生器達到額定功率輸出。為了能實現與不同負載匹配，功率放大器之後與阻抗變換器相接，這樣可以得到失真小的波形和最大的功率輸出。
阻抗變換器只有在要求功率輸出時才使用，電壓輸出時只需衰減器。阻抗變換器即匹配輸出變壓器，輸出頻率為5Hz～5kHz時使用低頻匹配變壓器，以減少低頻損耗，輸出頻率為5kHz～1MHz時使用高頻匹配變壓器。輸出阻抗利用波段開關改變輸出變壓器次級圈數來改變。
2. 工作原理及結構
函數信號發生器產生信號的方法有三種：一種是由施密特電路產生方波，然後經變換得到三角波和正弦波形；第二種是先產生正弦波再得到方波和三角波；第三種是先產生三角波再變換為方波和正弦波。在此主要介紹第一種方法，即脈沖式函數信號發生器

3. 低頻信號發生器的主要工作特性
目前，低頻信號發生器的主要工作特性如下：
①頻率范圍 一般為20Hz～1MHz，且連續可調。
②頻率准確度 ±（1～3）%。
③頻率穩定度 一般為（0.1～0.4）%/小時。
④輸出電壓 0～10V連續可調。
⑤輸出功率 0.5～5W連續可調。
⑥非線性失真范圍 （0.1～1）%。
⑦輸出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等幾種。
⑧輸出形式 平衡輸出與不平衡輸出。
4. 低頻信號發生器的使用
低頻信號發生器型號很多，但它們的使用方法基本類似
（1）了解面板結構
使用儀器之前，應結合面板文字元號及技術說明書對各開關旋鈕的功能及使用方法進行耐心細致的分析了解，切忌盲目猜測。信號發生器面板上有關部分通常按其功能分區布置，一般包括：波形選擇開關、輸出頻率調諧部分（包括波段、粗調、微調等）、幅度調節旋鈕（包括粗調、細調）、阻抗變換開關、指示電壓表及其量程選擇、電源開關及電源指示、輸出接線柱等。
5. AD9850 晶元介紹
AD9850是AD公司生產的最高時鍾為125 MHz、採用先進的CMOS技術的直接頻率合成器，主要由可編程DDS系統、高性能模數變換器(DAC)和高速比較器3部分構成，能實現全數字編程式控制制的頻率合成，並具有時鍾產生功能。AD9850的DDS系統包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一個加法器和一個32位相位寄存器組成，相位寄存器的輸出與外部相位控制字(5位)相加後作為正弦查找表的地址。正弦查找表實際上是一個相位／幅度轉換表，它包含一個正弦波周期的數字幅度信息，每一個地址對應正弦波中0。一360。范圍的一個相位點。查找表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然後驅動10bit的DA變換器，輸出2個互補的電流，其幅度可通過外接電阻進行調節。AD9850還包括—個高速比較器，將DA變換器的輸出經外部低通濾波器後接到此比較器上即可產生一個抖動很小的方波，這使得AD9850可以方便地用作時鍾發生器。AD9850包含40位頻率／相位控制字，可通過並行或串列方式送人器件：並行方式指連續輸入5次，每次同時輸入8位(1個位元組)；串列方式則是在—個管腳完成40位串列數據流的輸入。這40位控制字中有32位用於頻率控制，5位用於相位控制，1位用於掉電(powerdown)控制，2位用於選擇工作方式。在並行輸入方式下，通過8位匯流排D0一D7將外部控制字輸入到寄存器，在W—CLK(字輸入時鍾)的上升沿裝入第一個位元組，並把指針指向下一個輸入寄存器，連續5個W—CLK的上升沿讀入5個位元組數據到輸入寄存器後，W—CLK的邊沿就不再起作用。然後在rQ—UD(頻率更新時鍾)上升沿到來時將這40位數據從輸入寄存器裝入到頻率／相位寄存器，這時DDS輸出頻率和相位更新一次，同時把地址指針復位到第一個輸入寄存器以等待下一次的頻率／相位控制字輸入。
6 硬體設計
要產生兩路相位正交、頻率可由外部控制的正弦信號，必須通過單片機編程來完成外部輸入的頻率數據(3個位元組)與DDS38晶元(AD9850)內部頻率相位控制字(5個位元組)間的轉換。單片機8051與AD9850晶元的介面既可採用並行方式，也可採用串列方式，本設計採用的是8位並行介面方式。由於需要產生VQ兩路正弦信號，因此使用了2片AD9850晶元，這兩路的頻率相同，相位差90。。單片機8051的P1口(P1．0一P1．7腳)用作外部控制字輸入，通過中斷1和中斷0讀入外部頻率數據，連續讀3次，對應頻率值的二進制數；單片機的P0口(P0．0一P0．7腳)用作頻率／相位控制字輸出，通過8位緩沖器74LS244作數據緩沖後加到2片AD9850晶元的8位控制字輸入端(DO—D7腳)，同時產生相應的DDS時序控制信號(一路復位reset1、二路復位reset2、一路字輸入時鍾W1、二路字輸入時鍾W2、一路頻率更新時鍾FU1、二路頻率更新時鍾FU2)加到AD9850晶元的對應管腳。AD9850的外部參考時鍾信號(dk4Om)頻率為40 MHz，由晶體振盪器產生。單片機8051的復位信號(reset)、中斷0和中斷1控制信號(intO、int1)由外部控制系統給出，從而實現兩路相位正交、頻率可控的正弦信號。該DDS信號源的硬體介面電路如圖1所
圖1 DDS信號源硬體介面電路
7. 軟體控制
此程序的功能就是要將外部輸入的頻率數據按照一定協議和演算法變換成DDS晶元(AD9850)所能接受的格式，並送出相應的頻率相位控制信號，從而使AD9850能產生兩路相位正交、頻率可控的正弦信號。下面給出程序設計輸入、輸出、變換演算法。
(1) 輸入
數據同步：上升沿時讀人1個位元組的頻率數據，作為intl中斷輸入；
數據寫入：上升沿時頻率更新1次，作為intO中斷輸入；
8位數據：輸入的頻率位元組。分3次輸入，如圖2所示。

(2)輸出
單片機控製程序將產生下述輸出信號加到DDS晶元(AD9850)的對應腳：
reset1：一路DDS復位(一路AD9850第22腳)；
reset7．：二路DDS復位(-路AD9850第22腳)；
w1：一路數據同步(一路AD9850第7腳)；
w2：二路數據同步(二路AD9850第7腳)；
ful：一路數據寫入(一路AD9850第8腳)；
fu2：二路數據寫入(二路AD9850第8腳)；
P0口(P0．0一P0．7)：8位頻率／相位數據輸出(AD9850的DO—D7腳)。
(3)演算法：程序中單片機輸入頻率數據F(3個位元組)與輸出頻
率數據△P(4個位元組)間的變換演算法見式(2)
其中CLKIN為外部參考時鍾(40 M Hz)。
(4)程序流程：整個程序由主程序、中斷0子程序、中斷1子
程序三部分構成。流程圖略。
8 結論
對設計的信號源在不同頻率下的輸出波形進行了測試，結果完全能達到所要求的性能指標。而且AD9850工作可靠，對參考時鍾波形要求不高，輸出信號穩定且信噪比高，是一種性價比很高的晶元，正廣泛應用於電子測量、跳頻通信、雷達系統等領域。
9 致謝
通過對低頻信號發生器的設計，我深刻認識到了「理論聯系實際」的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。也明白老師為什麼要求我們做好這個課程設計的原因。他是為了教會我們如何運用所學的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。在整個設計到電路的焊接以及調試過程中，我個人感覺調試部分是最難的，因為你理論計算的值在實際當中並不一定是最佳參數，我們必須通過觀察效果來改變參數的數值以期達到最好。而參數的調試是一個經驗的積累過程，沒有經驗是不可能在短時間內將其完成的，而這個可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧
參考文獻：
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(上

3. 紅外遙控器原理 遙控器原理圖

遙控器是一種用來遠控機械的裝置。現代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產生不同訊息的按鈕所組成。下面一起來看看紅外遙控器原理以及遙控器原理圖吧。

紅外遙控器原理

紅外線遙控系統一般由發射器和接收器兩部分組成。發射器由指令鍵、指令信號產生電路、調制電路、驅動電路及紅外線發射器組成。當指令鍵被按下時，指令信號產生電路便產生所需要的控制信號，控制指令信號經調制電路調制後，最終由驅動電路驅動紅外線發射器，發出紅外線遙控指令信號。

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，它將紅外光信號變成電信號並送到前置放大電路進行放大，再經過解調器後，由信號檢出電路將指令信號檢出，最後由記憶電路和驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。

控制信號一般以某些不同的特徵來區分，常用的區分指令信號的特徵是頻率和碼組特徵，即用不同的頻率或者編碼的電信號代表不同的指令信號來實現遙控。所以紅外遙控系統通常按照產生和區分控制指令信號的方式和特徵分類，常分為頻分制紅外線遙控和碼分制紅外線遙控。

1紅外遙控系統發射部分

紅外遙控發射器由鍵盤矩陣、遙控專用集成電路、驅動電路和紅外發光二極體三部分組成，結構如圖1所示。

當有鍵按下時，系統延時一段時間防止干擾，然後啟動振盪器，鍵編碼器取得鍵碼後從ROM中取得相應的指令代碼(由0和1組成的代碼)，遙控器一般採用電池供電，為了節省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經32～56kHz范圍內的載波調制後輸出到放大電路，驅動紅外發射管發射出940nm的紅外光。當發送結束時振盪器也關閉，系統處於低功耗休眠狀態。載波的頻率、調制頻率在不同的場合會有不同，不過家用電器多採用的是38kHz的，也就是用455kHz的振盪器經過12分頻得到的。

遙控發射器的信號是由一串0和1的二進制代碼組成的，不同的晶元對0和1的編碼有所不同，現有的紅外遙控包括兩種方式：脈沖寬度調制(PWW)和脈沖位置調制(PPM或曼徹斯特編碼)。兩種形式編碼的代表分別是NEC和PHILIPS的RC-5。

2紅外遙控系統接收部分

接收部分是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調器、積分器、比較器等組成的，比如採用較早的紅外接收二極體加專用的紅外處理電路的方法，如CXA20106，此種方法電路復雜，現在一般不採用。但是在實際應用中，以上所有的電路都集成在一個電路中，也就是我們常說的一體化紅外接收頭。一體化紅外接收頭按載波頻率的不同，型號也不一樣。由於與CPU的介面的問題，大部分接收電路都是反碼輸出，也就是說當沒有紅外信號時輸出為1，有信號輸出時為0，它只有三個引腳，分別是+5V電源、地、信號輸出。

系統的設計

1單片機編碼發射部分

①鍵盤部分

紅外遙控器的發射器電路比較簡單，由一個4×4矩形鍵盤、一個PNP驅動三極體、一個紅外線發光二極體和兩個限流電阻組成。要遙控哪台接收器由鍵盤輸入，即由鍵盤輸入要紅外遙控的地址，地址經過編碼、調制後通過紅外發光二極體發射出去。

矩陣鍵盤部分由16個輕觸按鍵按照4行4列排列，將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的作為輸入。當沒有鍵被按下時，所有輸出端都是高電平，代表沒有鍵按下。有鍵按下時，則輸入線就會被拉抵，這樣，通過讀入輸入線的狀態就可以知道是否有鍵被按下。

鍵盤的列線接到P1口的低4位，行線接到P1口的高4位，列線P1.0～P1.3設置為輸入線，行線P1.4～P1.7設置為輸出線。

檢測當前是否有鍵被按下。檢測的方法是使P1.4～P1.7輸出為0，讀取P1.0～P1.3的狀態，若P1.0～P1.3為全1，則無鍵閉合，否則有鍵閉合。

去除鍵抖動。當檢測到有鍵按下後，延時一段時間再做下一步檢測判斷。

若有鍵按下，應該識別出是哪一個鍵閉合。方法是對鍵盤的行線進行掃描。P1.4～P1.7按下面4種組合依次輸出1110，1101，1011，0111，在每組行輸出時讀取P1.0～P1.3，若全為1，則表示0這行沒有鍵輸入，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然後採用計算的方法或者查表的方法將閉合鍵的行值和列值轉換成所定義的值。

為了保證每閉合一次CPU僅作一次處理，必須去除鍵釋放時的抖動。產生的鍵值放在發送資料庫區，30H存放的是產生的鍵值，即要遙控的8位地址共1位元組，31H放的是和30H中的相同的8位地址，地址碼重發了一次，主要是加強遙控器的可靠性，如果兩次地址碼不相同，則說明本幀數據有錯，應該丟棄。32H放的是00H(為了編程簡單)，33H放的是0FFH，一共32位數據。要發送數據時，只要到那裡讀取數據即可，然後調用發射子程序發送。

②載波部分

根據前面介紹的紅外遙控的基本原理，紅外遙控器編碼調制的方法其實很簡單，只要生成一定時間長的電平就可以。再通過一個38kHz載波調制便可以發射編碼。載波的產生方法有多種，可以由CMOS門電路RC振盪器構成，或者由555時基電路構成等。

在此次設計中採用的是CPU延時，即用定時器中斷完成，用單片機的T0定時產生38kHz載波。設定定時器為方式2，即自動恢復初值的8位計數器。TL0作為8位計數器，TH0作為計數初值寄存器，當TL0計數溢出時，一方面置1溢出標志位TF0，向CPU請求中斷，同時將TH0內容送入TL0，使TL0從初值開始重新加1計數。因此，T0工作於方式2，定時精度比較高。根據計算，設定38KHz的定時初值，採用12kHz晶振的定時初值為0F3H，用11.0592kHz晶振時的初值為0F4H，設定好定時器中斷，在中斷程序中只寫入取反P2.0(CPLP2.0)，當要發送數據1時，前面560μs高電平發送時，先打開定時器中斷，再啟動定時器，允許定時器工作，延時560μs再關定時器，後面1690μs的低電平因為不發送信號，所以可以直接置P2.0高電平後，延時1690μs即可;數據0前面的560μs高電平和數據1的一樣，後面560μs的低電平因為不發送信號，所以可以直接置P2.0高電平後，延時560μs即可。

2紅外接收解碼電路

紅外遙控接收採用一體化紅外接收頭，它將紅外接收二極體、放大器、解調、整形等電路安裝在一起，只有三個引腳。紅外接收頭的信號輸出端接單片機的INT0端，單片機中斷INT0在紅外脈沖下降沿時產生中斷。電路如圖3.3所示，圖中增加一隻PNP三極體對輸出信號放大，R和C組成去耦電路抑制電源干擾。

3遙控信號的解碼演算法

平時，遙控器無鍵按下時，紅外發射二極體不發出信號，遙控接收頭輸出信號1，有鍵按下時，0和1的編碼的高電平經遙控接收頭反相後會輸出信號0，由於與單片機的中斷腳相連，將會引起單片機中斷(單片機預先設定為下降沿產生中斷)。

遙控碼發射時由9ms的高電平和4.5ms的低電平表示引導碼，用560μs的高電平和560μs的低電平表示數據「0」，用560μs的高電平和1690μs的低電平表示數據「1」，引導碼後面是4位元組的數據。接收碼是發射碼的反向，所以判斷數據中的高電平的長度是讀出數據的要點，在這里用882μs(560～1690μs之間)作為標尺，如果882μs之後還是高電平則表示是數據1，將1寫入寄存器即可(數據為1時還需要再延時一段時間使電平變低，用來檢測下一個低電平的開始)。882μs後電平為低電平則表示是數據0，則將0寫入寄存器中，之後再等待下一個低電平的到來。

繼續接收下面的數據，當接收到32位數據時，說明一幀數據接收完畢，然後判斷本次接收是否有效，如果兩次地址碼相同並且等於本系統的地址碼，數據碼和數據反碼之和等於0FFH，則接收的本幀數據有效，點亮一隻發光二極體，否則丟棄本次接收到的數據。

接收完畢後，初始化本次接收到的數據，准備下次遙控接收。

以上就是小編為大家介紹的遙控器原理，希望能夠幫助到您。更多關於遙控器原理的相關資訊，請繼續關注土巴兔學裝修。

4. 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

5. 用STM32做的紅外通信裝置的資料誰有求分享

針對目前來藍牙技術高功耗,不適合實自驗室等多人研發應用的問題,設計了基於STM32的紅外光通信裝置.該系統運用處理器STM32的Speex語音編碼與解碼演算法技術實現中短距離的紅外光無線通信.通過語音發送模塊,中繼轉發節點模塊和語音接收模塊增強裝置通信功能.測試結果表明,接收裝置輸出雜訊電壓小於0.1V,中繼轉發站可將傳輸方向改變任意角度,語音信號安全、穩定,傳輸距離為8m.

6. 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。

7. 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