一種232串口轉(zhuǎn)紅外通訊的電路設(shè)計(jì)

0 引言

隨著現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的使用功能越來越多，各種無線通信技術(shù)不斷在填充生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。紅外通訊以紅外線作為通訊載體，通過紅外光在空中的傳播來傳輸數(shù)據(jù)，它由紅外發(fā)射器和紅外接收器來完成。在發(fā)射端，發(fā)送的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)制編碼后，送入電光變換電路，經(jīng)紅外發(fā)射管轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外光脈沖發(fā)射到空中;在接收端，紅外接收器對(duì)接收到的紅外光脈沖進(jìn)行光電變換，解調(diào)譯碼后恢復(fù)出原信號(hào)。

紅外通訊作為一種數(shù)據(jù)傳輸手段，可以在很多場合應(yīng)用，如家電產(chǎn)品、娛樂設(shè)施的紅外遙控，水、電、煤氣耗能計(jì)量的自動(dòng)抄表等。特別是在電子電力行業(yè)，使用紅外技術(shù)進(jìn)行通訊的產(chǎn)品越來越多，人們可以利用紅外技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行短距離抄控，非常簡潔方便。串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議，大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含一個(gè)基于RS 232的串口。串口通信的概念非常簡單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。本文所講的通信使用3根線完成：地線;發(fā)送;接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。

1 PC機(jī)RS 232接口

PC機(jī)232串行口一般為DB?9(針)型連接器，其針腳功能定義如下所示：

(1)載波檢測(CD);

(2)接受數(shù)據(jù)(RXD);

(3)發(fā)出數(shù)據(jù)(TXD);

(4)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(DTR);

(5)信號(hào)地線(SG);

(6)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DSR);

(7)請(qǐng)求發(fā)送(RTS);

(8)清除發(fā)送(CTS);

(9)振鈴指示(RI)。

2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)

2.1 電平轉(zhuǎn)化

由于RS 232信號(hào)的電平和單片機(jī)串口信號(hào)的電平不一致，必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換，常用MAX232來實(shí)現(xiàn)RS232/TTL 電平轉(zhuǎn)化。MAX232 內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三個(gè)部分：

(1)電荷泵電路。由1~6引腳和4個(gè)電容搭建組成。

(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7~14 管腳組成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。RS 232數(shù)據(jù)從R1in,R2in輸入轉(zhuǎn)換成TTL/COMS數(shù)據(jù)后從R1out,R2out輸出;TTL/COMS數(shù)據(jù)從T1in,T2in輸入轉(zhuǎn)換成RS 232數(shù)據(jù)從T1out,T2out送到電腦DB9口。

(3)外部供電電路。外部供電是利用電腦USB 輸出+5 V電源有效電源，不但節(jié)約該電路設(shè)計(jì)篇幅，并且在實(shí)際制作時(shí)節(jié)約體積，其電路原理如圖1所示。

2.2 紅外發(fā)射部分

紅外發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，是將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號(hào)后發(fā)射出去，紅外載波為頻率38 kHz的方波。紅外載波可以使用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器的PWM功能實(shí)現(xiàn)，也可以通過外圍硬件電路實(shí)現(xiàn)，這里采用38 kHz 晶振產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，采用CD4069非門電路通過一系列轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)方波振蕩信號(hào)，與經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后的COMS數(shù)據(jù)信號(hào)疊加來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)TSAL6200 紅外發(fā)射二極管將周期的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一定頻率的紅外光信號(hào)發(fā)出，見圖2.[!--empirenews.page--]

2.3 紅外接收部分

紅外接收采用HS0038B 紅外接收器，紅外接收電路的原理是：當(dāng)接收到38 kHz 的載波信號(hào)，HS0038B接收器會(huì)輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將紅外光信號(hào)解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理，便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號(hào)。HS0038B是能夠接收紅外信號(hào)的小型化接收器件，它的環(huán)氧包裝可以作為紅外過濾器，因此不需要再加紅外過濾裝置。最大的優(yōu)點(diǎn)是，在干擾很強(qiáng)的環(huán)境中輸出也很穩(wěn)定。電路設(shè)計(jì)如圖3 所示，本文中采用CD4093 邏輯與非門芯片與HS0038B接收器搭建電路輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)利用芯片其他組管腳對(duì)MAX232輸出的轉(zhuǎn)換電平數(shù)據(jù)進(jìn)行自鎖，避免信號(hào)自發(fā)自收。

2.3 電源部分

通過電解電容低頻濾波和陶瓷貼片電容高頻濾波后得到比較純正的電源信號(hào)，如圖4所示。

3 結(jié)語

紅外通訊適合于需短距離傳輸數(shù)據(jù)的場合，特別是那些有線通訊實(shí)現(xiàn)困難或者便攜性要求較高的場合。本文介紹了基于MAX 232電平轉(zhuǎn)化芯片和門電路芯片實(shí)現(xiàn)232信號(hào)轉(zhuǎn)換紅外通訊的電路設(shè)計(jì)，該電路已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中得到應(yīng)用并有很好的使用效果。