基于AT89C52红外通信系统的设计实现

刘永锋

(山西职业技术学院电子信息工程系，山西太原 030006）

基于AT89C52红外通信系统的设计实现

刘永锋

(山西职业技术学院电子信息工程系，山西太原 030006）

通过单片机控制红外发射管和红外接收管实现音频信号和温度信号的红外通信。语音信号经过转换后变换成数字信号，单片机AT89S52控制红外发射管向外发送，在接收端经过D/A转换，运算放大处理后，输出端通过喇叭还原声音，实现语音通信；温度信号采集使用数字温度传感器DS18B20专用芯片。得到的数据直接通过红外发送，接收端将会对语音数据和红外数据进行识别，然后进行分离，并将温度信号送往显示屏显示。

红外发射；红外接收；温度采集；单片机

1 系统方案设计

红外通信就是通过红外线传输数据。本系统就是利红外发射管和红外接收管实现语音信号（模拟信号）和温度信号（数字信号）的实时传输，最终实现红外通信。

语音信号经过放大后进行采样，即A/D转换，单片机将采样到的数字信号经过红外发射装置发射出去，温度信号使用专用的温度采集芯片DS18B20，采集到的温度值同样通过单片机处理后传输出去。在接收端将红外接收管接收到的数字信号进行分离，温度信号直接送液晶屏显示，语音信号经过D/A转换后，经过放大等一系列处理后，将电信号还原成声音，实现红外语音通信。系统的整体设计思路如图1所示。

2 理论分析与计算

2.1 红外语音传输系统

1）语音输入

声音经过拾音器（即话筒）将MP3 输出的音频信号转换微弱电压信号。要驱动红外发射管，进行远距离传输需要对微弱的电压信号进行放大处理，而实现电压放大可以考虑使用运放。

2）运算放大

发射端将采集到的音频信号经集成运放LM386对音频进行放大处理，经A/D转换后变成数字信号送给单片机，然后通过红外发射设备发射出去，接收端将接收到数字信号进行数模转换，然后经过放大后，经扬声器输出语音信息，最终实现红外光通信。

3）红外发射和接收装置

（1）红外发射管

红外发射管是由红外发光二级管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830～950nm。按峰值波长（λp）主要为：850nm、870nm、880nm、940nm、980nm。红外发射和接收装置传输数字信号则需用到一对PM882-H 14，该器件能使数字信号通过红外发射出去并实现接收。

（2）红外接收管

红外接收管就是将红外发射管发射出来的光信号转换为微弱的电信号，此信号经由IC内部放大器进行放大，然后通过自动增益控制，带通滤波，解调，整形后还原为发射端发出的原始编码，经由接收管的信号输出引脚输出到电器上的编码识别电路。

2.2 红外温度传输

本系统采用了经典的AT89C52单片机，用来做控制芯片，温度采集芯片使用数字温度传感器DS18B20，它直接将测量到的温度的数字量送给单片机。单片机与其通信时只需要一根连线就可以实现数据传输，既合理的节约了单片机控制管脚，又不需要复杂的硬件连接线路。

3 电路与程序设计

3.1 电路图

1）红外发射电路

红外发射装置由单片机引脚P2.1控制。在此引脚上根据语音信号的不同输出不同频率的波形，信号经过反相器作用后会使得发光二极管上出现不同的电压差，从而控制二极管的亮灭。红外发射接收装置如图2所示。

2）语音接收电路

本电路具有功率放大功能，单片机接收到的数字信号经过DAC数模转换后送到比较放大器的输入端，经过放大电路处理后输出到扬声器speeker，从而在扬声器上实现发射端语音的重现。如图3所示。

3）温度采集电路

温度采集电路由温度传感器DS18B20实现，此芯片可以实时对当前的环境温度进行测量，并将测量到的数据以数字信号的方式存储和对外输出。单片机可以直接将此数据做简单处理后送数码管或者液晶屏显示。电路如图4所示。

3.2 程序设计

1）发射程序流程图

发送端分两部分，一部分是对语音信号进行模数转换，另外一部分是通过温度传感器对环境温度进行采集，两个模块得到的数字信号最终都是通过单片机控制红外发射管向外发送。发射程序流程如图5所示。

2）接收程序流程图

接收部分流程与发送部分相反，首先判断收到的信号是语音信号还是温度信号，如是温度信号，简单处理后即可送12864液晶屏显示；如是语音信号，则需通过DAC数模转换把数字信号转换成模拟信号送给音频放大电路，经过放大电路进一步处理后通过扬声器还原出语音信号。显示接收程序流程如图6所示。

4 测试结果

1）使用示波器测量红外发射端的输入波形信号和红外接收端接收到的信号的波形，对比发现两者基本一致，表明系统可以正常工作。

2）在发射端的输入端口接入MP3音乐信号，在两个红外设备位置对准的情况下，可以在接收端清晰的听到MP3播放的音乐。若两个设备在方向上不一致，则会出现一定的语音失真，会有噪声出现。

3）温度信号显示数值与实际环境温度吻合。

5 结束语

本文介绍了一种红外通信的实现方法，在原来简单模拟通信的基础上改进通信方式，通过单片机来控制信号的发送与接收，精确实现语音好温度信号的传输。经过反复测试，系统能够实现语音信号和温度信号的红外传输，信号稳定、可靠。

[1] 张晓红.红外通信IrDA标准与应用[J].光电子技术，2003.(12).

[2] 黄根春，周立青，张望先.全国大学生电子设计竞赛教程——基于TI器件设计方法[M].北京:电子工业出版社，2011.

[3] 全国大学生电子设计竞赛组委会. 2011年全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M]. 北京: 北京理工大学出版社，2012.

[4] 周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].微计算机信息，2006( 5 ).

[5] 李洋.现代电子设计与创新[M].北京：中国电力出版社，2005.

[6] 童诗白. 模拟电子技术基础[M]. 北京：清华大学出版社，2001.

Design and implementation of infrared communication system based on AT89C52

LIU Yong-feng
(Department of Electronic Information Engineering, Shanxi Vocational and Technical College,Taiyuan, Shanxi, China 030006）

The infrared communication of audio signals and temperature signals is achieved by using single chip microcomputer to control the infrared transmitting tube and infrared receiving tube. The speech signal can be converted into digital signal, and the single chip microcomputer AT89S52 controls the infrared transmitting tube to send the signal. At the receiving end, through D/A conversion, operation and amplification, the output end reduces the voice with the loudspeaker to realize the voice communication.The temperature signal acquisition uses the special chip of digital temperature sensor DS18B20. The

data are sent via infrared directly. The receiver will identify the voice data and infrared data first, then separate the data and send the temperature signal to the display screen.

infrared emission; infrared receiving; temperature acquisition; single chip microcomputer

10.3969/j.issn.2095-7661.2014.02.012】

TN929.1

A

2095-7661(2014)02-0049-03

2014-04-23

刘永锋（1981-），男，安徽亳州人，山西职业技术学院电子信息工程系教师，硕士研究生，研究方向：单片机技术应用开发。