通訊學(xué)術(shù)論文范文
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通訊學(xué)術(shù)論文范文篇一
淺談紅外通訊技術(shù)
摘要：本文主要介紹紅外通訊技術(shù)，簡(jiǎn)單闡述了紅外通訊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和應(yīng)用，并從軟件和硬件的角度介紹了一種比較容易掌握的紅外通訊技術(shù)。
關(guān)鍵詞：紅外通訊;通訊協(xié)議;PIC1018SCL
一、引言
紅外通訊技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)設(shè)備之間連接線纜的一種替代。它的通訊距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達(dá)16Mbps，通訊介質(zhì)為波長(zhǎng)為900nm左右的近紅外線。紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，它主要通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā)，可用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接。
目前，4Mbps速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16Mbps速率的VFIR技術(shù)也已經(jīng)發(fā)布。紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域紅外通訊技術(shù)通常被應(yīng)用在筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦、打印機(jī)、鍵盤(pán)鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，以及電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器)等方面。紅外通訊技術(shù)已被全球范圍內(nèi)的眾多軟硬件廠商所支持和采用。目前，各主流軟件和硬件平臺(tái)均提供了對(duì)它的支持。紅外技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在移動(dòng)計(jì)算和移動(dòng)通訊等設(shè)備中，而且巨大的裝機(jī)量使紅外無(wú)線通訊技術(shù)有了龐大的用戶群體。
二、紅外通訊技術(shù)
(一)紅外通訊技術(shù)簡(jiǎn)介
紅外通信是利用紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。紅外線是波長(zhǎng)在750nm~--1mm之間的電磁波，是人眼看不到的光線。紅外數(shù)據(jù)傳輸一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在0.75m～25m之間。發(fā)送端將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。簡(jiǎn)言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸。
1、紅外通訊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。它的小型化和低成本，很適合應(yīng)用在手機(jī)、電子商務(wù)、數(shù)字照相機(jī)等便攜式產(chǎn)品中。相對(duì)簡(jiǎn)單的紅外連接使它能適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)和大范圍的傳輸速率紅外連接比有線連接更安全可靠，它避免了因線纜和連接器磨損和斷裂造成的檢修。通常兩個(gè)紅外設(shè)備必須在視線上直接對(duì)準(zhǔn)，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這就提供了一個(gè)固有的安全品質(zhì)保證。不像無(wú)線電頻率，紅外光不會(huì)穿墻而過(guò)，因而在一個(gè)封閉的區(qū)域內(nèi)，紅外光是一種安全的傳輸媒介。
2、紅外通訊技術(shù)的缺點(diǎn)。紅外通信技術(shù)的主要缺點(diǎn)是通訊距離短。通訊過(guò)程中不能移動(dòng)，遇到障礙物時(shí)，通信就會(huì)中斷，另外目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)，其通訊速率也較低。事實(shí)上，紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，因而功能單一、擴(kuò)展性差。
3、紅外通訊技術(shù)的應(yīng)用。紅外通訊有著成本低廉、簡(jiǎn)單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，因此在小型移動(dòng)設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，紅外通訊主要應(yīng)用于遙控和數(shù)據(jù)通信這兩方面。紅外遙控的特點(diǎn)為距離較近，但所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，一般僅為幾個(gè)至十幾個(gè)字節(jié)的控制碼。而數(shù)據(jù)的紅外通訊乃是最近幾年剛興起的一種較新的技術(shù)，它具有數(shù)據(jù)傳輸量大，傳輸速率高等特點(diǎn)。
(二)紅外發(fā)射
紅外發(fā)射電路主要由紅外發(fā)光二極管、調(diào)制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，其功能是將存儲(chǔ)在單片機(jī)中的數(shù)據(jù)和指令通過(guò)發(fā)射電路傳送給接收電路。
1、調(diào)制及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。紅外通訊是將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以編碼的方式加載到紅外信號(hào)中，編碼方式是多種多樣的，目前國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。編碼的實(shí)質(zhì)是二次調(diào)制，按調(diào)制方式分類：目前常采用的編碼方式有頻率調(diào)制(FM)和脈寬調(diào)制(PWM)。FM調(diào)制是通過(guò)調(diào)制改變載波信號(hào)的周期實(shí)現(xiàn)“0”、“1”，PWM調(diào)制是在周期不變的情況下通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)“0”、“1”。就PWM編碼方式而言，一套完整的通訊碼結(jié)構(gòu)也未必完全相同，大體上分為兩種：一種是發(fā)出一組通訊碼之后，就不斷發(fā)出只有一組高低電平的重復(fù)碼;另一種就是發(fā)出通訊碼后間隔一定時(shí)間，再重發(fā)通訊碼。就通訊碼而言，通常是由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼、奇偶校驗(yàn)位和結(jié)束碼等信號(hào)組成，如圖1所示。其中，引導(dǎo)碼也叫起始碼，是用來(lái)標(biāo)志通訊編碼脈沖信號(hào)的開(kāi)始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來(lái)指示通訊系統(tǒng)的種類，以區(qū)別于其他通訊系統(tǒng)，這樣做可以防止各通訊系統(tǒng)之間相互干擾(對(duì)于室內(nèi)使用的設(shè)備，由于所處的環(huán)境比較簡(jiǎn)單，有時(shí)也是可以省略的)。數(shù)據(jù)碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收器中的微控制器可根據(jù)數(shù)據(jù)碼的數(shù)值去完成各種功能操作。奇偶校驗(yàn)位是提供前面奇偶校驗(yàn)的，能校對(duì)接收器在傳輸過(guò)程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。
2、紅外通訊協(xié)議的制定。根據(jù)以上的分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外紅外通訊所使用的協(xié)議，制定了紅外通訊協(xié)議，通訊碼由起始碼、數(shù)據(jù)碼、奇偶校驗(yàn)位和結(jié)束碼四個(gè)部分組成，其中的起始碼完成了引導(dǎo)碼和系統(tǒng)碼的功能。
現(xiàn)將所制定的紅外通訊協(xié)議詳細(xì)描述如下：
(1)定義1000Hz，3/4占空比的脈沖為D1(相當(dāng)于數(shù)據(jù)“1”)，1000Hz，1/4占空比的脈沖波為D0(相當(dāng)于數(shù)據(jù)“0”),D0和D1的波形如圖2所示;
(2)起始碼由D1、D1、D0組成;
(3)數(shù)據(jù)碼由4位二進(jìn)制數(shù)組成。
(4)奇偶校驗(yàn)位為D1或D0，保證起始碼、數(shù)據(jù)碼和奇偶碼中的D1的個(gè)數(shù)總共為偶數(shù)即可;
(5)結(jié)束碼為持續(xù)2ms的低電平。
紅外通訊信號(hào)：起始碼的長(zhǎng)度為3，數(shù)據(jù)碼的長(zhǎng)度為4，奇偶校驗(yàn)位的長(zhǎng)度為1，構(gòu)成了一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)。
如果數(shù)據(jù)碼分別為：0001、0010、0011、0100、0101。
其通訊碼分別為：11000011、11000101、11000110、11001001、11001010。
CPU將要發(fā)送的通訊碼傳到P2.0，經(jīng)紅外發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管向外發(fā)射紅外信號(hào)。紅外發(fā)射電路如圖3所示。
3、紅外發(fā)射子程序。
ir_send:mov r7,bitnum;bitnum初始化為8
mov a,signalnum;通訊信號(hào)送A
rlc a;發(fā)射信號(hào)從高位先送
mov signalnum,a
jc ir_sendlp1
mov tl0,time0L;發(fā)送位為“0”時(shí)，送給
mov th0,time0H;計(jì)時(shí)器0的數(shù)
ajmp ir_sendlp2
ir_sendlp1：mov tl0,time1L;發(fā)送位為“1”時(shí)，送給
mov th0,time1H;計(jì)時(shí)器0的數(shù)
ir_sendlp2:djnz r7,ir_sendquit;8位還沒(méi)發(fā)送完，跳出
setb sendfinish;發(fā)送完，設(shè)置標(biāo)志
Mov r7,#8
ir_sendquit:mov bitnum,r7
ret
(三)紅外接收
紅外接收電路的作用就是將紅外通訊信號(hào)接收過(guò)來(lái)，通過(guò)放大、限幅和濾波，解調(diào)為原始信號(hào)后再發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。
以往的接收電路都是由紅外接收二極管與放大電路組成，這樣的接收電路聯(lián)機(jī)焊接點(diǎn)較多，使用不夠方便。一種用于紅外接收的小型一體化接收頭PIC1018SCL，它將紅外接收管與放大電路集成為一體，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是它體積小，密封性好，靈敏度高，抗干擾性好并且價(jià)格低廉，可以說(shuō)是接收紅外信號(hào)的一種理想裝置。PIC1018SCL僅有三個(gè)管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓在2.4～6.5V之間，只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大、選頻、解調(diào)幾個(gè)部分，紅外接收頭的輸出有反向作用，即發(fā)射代碼和接收代碼是反向的，輸出電平則兼容TTL，CMOS。應(yīng)用PIC1018SCL的紅外接收電路如圖4所示。
三、小結(jié)
紅外通訊可用于許多需短距離傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，特別適用于那些有線通訊無(wú)法實(shí)現(xiàn)或者便攜性要求較高的場(chǎng)
合。本文就基于單片機(jī)的紅外通訊系統(tǒng)，主要針對(duì)紅外發(fā)送接收的電路原理設(shè)計(jì)以及紅外通訊協(xié)議進(jìn)行了制定，該系統(tǒng)可用在紅外遙控的場(chǎng)合。
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(作者簡(jiǎn)介：鄭志聰，莆田，1982.11.省略)
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