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红外电路
红外通信基本原理
在很多单片机应用系统中,常常利用非电信号(如光信号、超声波信号等)
传送控制信息和数据信息,以实现遥控或遥测的功能。例如在单相电度表抄表系
统中,就是使用手持抄表器通过遥控的方式,来完成电度表用电量的抄录、设置
表底数、电度表校时等工作。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高
的特点,是一种较为常用的通信方式。实现单片机系统红外通信的关键在于红外
接口电路的设计以及接口驱动程序的设计。
红外通信是利用 950nm 近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,即通信
信道。发送端采用脉时调制(PPM)方式,将二进制数字信号调制成某一频率的
脉冲序列,并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去;接收端将接收到的光脉
转换成电信号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进
制数字信号后输出。
简而言之,红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调,以便利
用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
红外通信协议
协议的定义及说明可以参阅 I2C 总线电路文档。
红外线是波长在 750nm 至 1mm 之间的电磁波,其频率高于微波而低于可见
光,是一种人的眼眼看不到的光线。目前无线电波和微波已被广泛应用在长距离
的无线通信中,但由于红外线的波长较短,对障碍物的衍射能力差,所以更适合
应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。为了使各种设备能够
通过一个红外接口进行通信,红外数据协议(Infrared Data Association,简称 IRDA)
发布了一个关于红外的统一的软硬件规范,也就是红外数据通讯标准。
其中基本的协议有三个:①物理层协议(IrPHY),制定了红外通信硬件设
计上的目标和要求,包括红外的光特性、数据编码、各种波特率下帧的包括格式
等。为达到兼容,硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。②
连接建立协议(IrLAP)层制定了底层连接建立的过程规范,描述了建立一个基
本可靠连接的过程和要求。③连接管理协议(IrLMP)层制定了在单位个 IrLAP
连接的基础上复用多个服务和应用的规范。在 IrLMP 协议上层的协议都属于特
定应用领域的规范和协议。④流传输协议(TingTP)在传输数据时进行流控制。
制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。⑤对象交换协议(IrOBEX)制定
了文件和其他数据对象传输时的数据格式。⑥模拟串口层协议(IrCOMM)允许
已存在的使用串口通信的应用象使用串口那样使用红外进行通信。⑦局域网访
问协议(IrLAN)允许通过红外局域网络唤醒笔记本电脑等移动设备,实际远程
摇控等功能。
红外的通信协议庞大而复杂,除非专业人员,一般电子工程师并不需要深究
其细节,就像串口标准 25 线非常复杂的协议内容一样,我们不需要知道太多,
甚至在一般的应用场合中,我们只需要了解联接其中的三根线就可以应付自如了,
对于红外一般应用场合的通信电路和编程,我们也仅需参照标准的简化电路来进
行设计就足够了。
学习板红外电路设计
红外电路包括红外接收电路和红外发射电路。原理图如下: