1、一種利用單片機實現的紅外通信接口盛琥(電子工程學院203研究室,安徽合肥230031摘要介紹了一種利用單片機實現紅外通信接口的方法,只需在外部搭少量電路,就可實現單片機系統的紅外通信,而單片機的通信程序則與一般串口通信完全一樣。此方法克服了使用專用芯片要對芯片熟悉的過程,或自己編寫編碼、解碼程序的麻煩,具有很好的可行性和實用性。關鍵詞單片機;紅外通信;串行接口中國分類號TP311.521引言在很多單片機應用系統中,常常利用非電信號(如光信號、超聲波信號等傳送控制信息和數據信息,以實現遙控或遙測的功能。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點,是一種較為常用的通信方式。在單片機之間實現

2、紅外通信一般有兩種方法:一是在發射端使用專用編碼芯片,但解碼程序需要自己實現。二是在完全自己編程實現紅外通信的編碼、解碼,這就增加了編程復雜性。筆者提出一種方案,只需在單片機外搭少量電路就能實現單片機之間的紅外通信,無需編制編碼、解碼程序,大大縮短了開發周期,且結構簡單,具有很好的實用性。2紅外通信的基本原理紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線通信信道。發送端將二進制數字信號調制到38kHz 的載波上,并驅動紅外發射管以光脈沖的形式發送出去;接收端將接收到的光脈沖轉換成電信號,再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調,還原為二迸制數字信號后輸出。紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行

3、調制與解調,以便利用紅外信道進行傳輸;紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。3紅外通信接口的硬件電路設計單片機本身并不具備紅外通信接口,但可以利收稿日期:200503.07用單片機的串行接口與片外的紅外發射和接收電路,組成一個應用于單片機系統的紅外串行通信接口,如圖1所示。3.1紅外發送器紅外發送器電路包括脈沖振蕩器、驅動管Q1和Q2、紅外發射管D1和D2等部分。其中脈沖振蕩器由NE555定時器、電阻(尺1、R2和電容(c1、c2組成,用以產生38kHz的脈沖序列作為載波信號;紅外發射管D1和D2向外發射950nm的紅外光束。紅外發送器的工作原理為:串行數據由單片機的串行輸出端TxD送出并

4、驅動幾管,數位0”使Q2管導通,通過Q1管調制成38kHz的載波信號,并利用兩個紅外發射管D1和D2以光脈沖的形式向外發送。數位“1”使Q1、Q2管截止,紅外發射管Dl和D2不發射紅外光。若傳送速率設為1200b/s,則每個數位“0”對應32個載波脈沖調制信號的時序,如圖2所示。3.2紅外接收器紅外接收電路選用FM一6038LM接收器件。該接收模塊是一個三端元件,使用單電源+5V電源,具有功耗低、抗干擾能力強、輸入靈敏度高、對其他波長的紅外光不敏感的特點。FM-6038LM的工作原理為:首先,通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為38kHz的脈沖調制紅外光信號轉化為電信號,再由前置放大器和自動增

5、益控制電路進行放大處理。然后,通過帶通濾波器進行濾波,濾波后的信號由解調電路進行解調。最后,由輸出級電路進行反向放大輸出到單片機的RxD端。只要發送端一種利用單片機實現的紅外通信接口和接收端的通信協議設置相同,就能實現對發射端二進制數字信號的正確接收。為保證紅外接收模塊FM一6038LM接收的準確性,要求發送端載波信號的頻率應盡可能接近38kHz,因此在設計脈沖振蕩調制器時,要選用精密元件并保證電源電壓穩定。再有,發送的數位“0”至少要對應14個載波脈沖,這就要求傳送速率不能超過2400bps。利用上述紅外收發電路構成的紅外信道最大通信距離為20m。圖1紅外串行通信接口原理圖數位“0”數位“1

6、”圖2調制信號時序圖4紅外通信的軟件設計考慮到紅外光反射的原因,在全雙工方式下發送的信號也可能會被本身接收,因此本設計中單片機之間構成主從式系統,采用一主一從的單工通信方式。這里設置單片機的串行口采用方式3通信;通信的數據格式為每幀11位,包括1位起始位、8位數據位、l位奇偶校驗位和1位停止位;片內定時器T1作為波特率發生器,采用定時方式2可自動重新再裝入的的8位定時器,當晶振為11.0592MHz,速率為1200b,s時,設置為THl=232,另外應禁止定時器丁1中斷,以免因定時器丁1溢出而產生不必要的中斷。實現紅外通信的程序編寫和實現雙機間的串口通信一樣。在調試系統階段,可以先把單片機之間

7、通過串口線連接起來,串口通信調試通過后,就可接入外圍電路實現紅外通信。5結束語本文介紹的應用于單片機系統的紅外串行通信接口,利用單片機本身具有的串行通信功能,替代紅外通信的編碼、解碼,從而在軟件上大大減少了開發時間。本接口具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點,實現了通信雙方非接觸式的數據傳送。這種紅外通信接口已應用于一數據采集系統,未出現通信故障,具有很高的穩(下轉第54頁48ITAg“Aug.15,2005 嵌入式系統安全的研究與設計Research on and Design of Embedded System SecurityGuo Chunxia,Qiu Xueh

8、ong(Sch001of Computer Science and Technology,Xidian UniVersity,Xian710071,ChinaAbstract With the wideapplication of the embedded system,its security is in urgent need.This paper first discusses the challengesand attacks in the design of embedded system security,and then studies approaches to bridgin

9、g the security processing gap and resisting security attacks.It highlights the development of the highly secureembedded system.The secure embedded system is not simply equal to embedded system functionality plus securitymodule.The degree of system security is detemlined by the leVel of security of t

10、he sub module the easiest to attack.Embedded system security design should be considered from the angle Of the oVerall system.Keywords Secu rity;embedded system;security processing;encrypt;challenge;attack;architecture(上接第48頁定可靠性。此方案也可用于其他遙控、遙測的單片機應用場合。參考文獻盛琥(1980一,男,電子工程學院碩士研究生。研究方向:GPS系統仿真。楊景曙(195

11、0一,男,教授,博士生導師。1983年畢業于復旦大學物理系,現為電子工程學院電子干擾技術實驗室負責人。研究方向:短波干擾系統,多目標跟蹤與干擾,模式識別,電路與系統,檢測理論及應用等,在各類電子技術領域的核心期刊上發表學術論文幾十篇,已完成的科研成果獲得全軍科技進步一等獎。An Infrared Communication Interface Implemented by MCS一51Sheng HuV(Scientific Section laboratory203,Electronic Engineering Instiution,Hef萌230031,ChinaAbstract The

12、paper introduces a method for implementing an infrared communicatiOn interface by MCS一5l,which can realize intrared communication simply by implementing a few circuits to the periphery of MCs一51with the programming of communication between MCS一5l identical to the ordjnary serial pon communication.Th

13、is method avoids the process of gaining tamiliarity with specific infared communication chips or the trouble of coding and decOding byMCS一5l itself.Therefore,it is economically practicaI and feasibIe.KeywordsMCS一5l;infrared communication;serialinterface 一種利用單片機實現的紅外通信接口作者:盛琥, Sheng Hu作者單位:電子工程學院203研

14、究室,安徽,合肥,230031刊名:電子科技英文刊名:IT AGE年,卷(期:2005,""(8被引用次數:2次參考文獻(3條1.閻石數字電子技術基礎 19972.Myke predko PC接口技術內幕 2002相似文獻(10條對PHILIP P89C51RX2、P89C66系列單片機的ISP功能進行了簡單的介紹,并利用紅外通信器件ZHX1010實現單片機的ISP功能與紅外通信功能.并給出了電路連接圖和源程序代碼.介紹紅外通信技術在智能儀表中的應用.對紅外通信原理、單片機串行口發送和接收紅外信號的硬件設計和軟件處理技術作了具體說明.給出了采用IRDA協議實現單片機與紅外設

15、備通信的方法.4.學位論文高新華新型直流高壓發生器的研制2005本文利用理論分析,計算機軟件仿真和電路實驗等手段,對直流高壓發生器的一些關鍵問題進行了研究和設計。首先提出了系統整體方案。通過對比多種功率電路拓撲結構,選擇了半橋電路。提出紅外泄漏電流測量的原理。然后對電路進行了詳細設計和分析。提出IR2110功率管驅動電路,線性光耦反饋電路等解決方案。合理設計和計算了變壓器和輸出濾波電感參數。提出以C8051單片機為主的單片機系統;利用單片機智能功能實現兩級保護結構;設計了一種新穎的基于C8051單片機的紅外通信接口,使泄漏電流測量靈活方便。接著設計系統軟件流程。利用單片機強大的軟件功能使儀器智

16、能化程度高,人機界面友好,實現了數字調壓輸出和紅外數據通信功能。本文還根據設計參數,進行PSPICE軟件仿真,討論了各種工況下的系統特性,分析仿真結果,得出結論。為電路設計提供依據。并運用電路設計軟件設計了印制電路板,安裝和制作了樣機電路板,進行大量的實際電路調試實驗,并對實驗進行分析和討論,驗證設計實際可行性。 最終成功實現了一臺新型直流高壓發生器的研究和開發。實驗結果表明該型直流高壓發生器的性能完全達到了設計指標。闡述紅外通信的基本工作原理;結合在單相電度表抄表系統中的具體應用,介紹一種適合單片機系統的紅外通信方案,設計具體的硬件接口電路,說明其工作原理,給出應用于紅外通信的程序流程,并指

17、出在實施過程中應注意的一些問題.6.期刊論文張志成一種基于C8051F單片機的紅外通信設計-通化師范學院學報2006,27(6闡述了紅外通信的基本原理及其優點,并以C8051F320單片機為例,結合在一種手持數據回放設備上的具體應用,介紹了一種基于C8051F單片機的紅外通信的實現方法、硬件結構及軟件結構等.2006,22(29本文首先介紹了紅外通信的基本原理;然后簡要介紹了TI公司的MSP430單片機的功能特點;最后介紹了一種基于MSP430單片機的紅外遙控器的設計方案,并給出了硬件電路和程序流程圖.8.學位論文冀恩祥基于單片機控制電子胸卡的設計2009隨著經濟社會的不斷進步,LED顯示屏作

18、為信息傳播的一種重要手段成為現代信息化社會的一個不可或缺的標志,尤其是面向信息服務領域的LED顯示屏應用的會更加廣泛。大批量、小型化的標準系列LED顯示屏的種類會更加繁多,而且會更加注重實用性。本文就是利用單片機技術設計的一套比較實用LED電子胸卡,其性價比高,具有很好的應用價值。 論文根據系統滿足實際應用的設計要求,通過查閱大量的國內外資料,分析并確定了系統的總體設計方案。系統總體的設計原則是小型化和低功耗,更加注重實用性。根據系統需要實現的功能,將系統分為下位機系統設計和上位機系統設計。下位機部分以單片機作為系統的設計核心,設計了LED顯示屏的驅動電路,紅外串行通信電路,按鍵電路,電源電路組成系統硬件平臺。設計掃描驅動電路部分時,依據低功耗的設計原則,采用動態掃描的方式并對掃描時序和掃描頻率進行研究。利用VB作為編程軟件設計了上位機軟件控制系統,主要實現字模提取和串行