Y 温度采集
N
数据更新
数据发送 （ 串 口）
结束
系统初始化 LCD1602初始化 数据接收（串口）
1602显示 结束
发送端
五、系统测试
5.1 测试仪器和工具
序号
名称
1
数字示波器
2
函数发生器
3
数字万用表
4
螺丝刀套装
5
稳压电源
6
电铬铁
型号 Tektronix TDS1002
EE1420 ATTEN AT9205B
Keywords: infrared transceiver, speech signal processing, PWM modulation, class D power amplifier
1
一、 系统方案的设计与论证
1.1 系统整体结构
语
音 信
红外线发射装置
号
2米
STC89C51
红外接收装置 STC89C51
三、硬件电路设计
3.1 发射部分主要电路设计
3.1.1 前级语音信号功放
4
3.1.2 PWM 调制 PWM 调制使用 TL494 模块，其中 U7 的 4 号脚是音频信号输入端，U43 的 2 脚是 调制输出端。整个系统的中心震荡频率约为 100KHz。通过音频信号控制 TL494 输出矩 形波的占空比，来进行调制。
红外光通信装置
摘要
湖北汽车工业学院 王元炜 汪鹏程 刘宇轩
本装置采用 PWM 技术，通过脉宽调制方式实现红外光无线语音通信和温度数字信号 的通信．选用的调制器件是 TL494，接收部分温度信号解调器件是 CX20106，语音解调 采用简单的 LC 电路，和 D 类功放。本装置通信原理简单，可行性强。
2
红外接收
1MHz 带通滤
波
CD4046解 调
功放
音频输出
CX20106
MCU
温度显示
通过压控振荡器来实现调频，然后用 CD4046 来解调。由于要温度信号和语音信号 两路通道来实现这两个不同信号的传输，所以 FM 调制需要较高的频率，防止后级解调 时不容易将两路信号分离开，经实际验证，红外光通信在频率较高时传输效果较差。本 方案受环境干扰较严重，很难达到 2 米的传输距离。
043003 DF1743003C .温度可调型
接收端
数量 1 1 2 2 1 1
用途 检测波形 产生特定信号 检测直流参数 组装，加固 作为直流电源 焊接硬件电路
5.2 测试方法
1、将发射装置和接收装置之间慢慢移开到 2 米距离，看接收装置是否可以持续接 收到发射装置的信号。在此基础上，用小喇叭来听从发射装置发射的声音信号，看声音 效果的好坏。
2、从 0 到 2 米慢慢移动发射和接收装置的间距，看单片机后面所带的显示屏显示
8
是否正确。
5.3 测试结果
给发射装置与接收装置的距离与接收信号
序号 1 2 3
4 5
距离 s (m) 0.5 1 2
3
4
音频信号接收效果
接收信号，失真很少 接受信号，失真很少 接受信号，失真较少 可以接收信号，但失真
关键词： 红外光收发，语音信号处理，PWM 调制，D 类功放
Abstract
The device adopts PWM technology, realize the communication of infrared wireless voice communication anby pulse width modulation. Modulation deviceuses the TL494, receives the temperature signal demodulation device is CX20106, speechdemodulation using simple LC circuit, and the class D power amplifier. The devicecommunication principle is simple, feasible.
9
3.1.3 红外光发射装置
5
使用 74HC04 增加驱动电流，增加发射功率。
3.2 接收部分电路设计
3.2.1 红外接收部分
当红外接收管接收到红外光后接收到相关信号，由 RXD 端输出接收到的信号。 3.2.2 温度信号接收显示部分 从 1 脚接收信号，从 7 脚自动解码输出信号，然后通过单片机的串口通信 RXD 口， 单片机解码串口信息经过 1602LCD 显示温度值。
方案二：PWM 调制。
1、发射部分
语音信号
放大
PWM调制 （TL494）
放放大大
+
功率放大
红外发射
DS18B20
MCU
红外编码
2、接收部分
3
红外接收
100KHz 低通滤
波
38KHz 陷波
38KHz 帯阻滤
波
低通滤 波、D 类放大
音频 功放
音频 输出
CX20106
MCU
温度显示
采用脉宽调制，抗干扰能力强，并且所需频率较低。系统设计比较简单，红外光传 输效果较好。
6
3.2.2 后级音频解调的 D 类放大器
L3 与 C3 是 38KHz 陷波电路，L1 和 C1 是 38Hz 帯阻电路。L2 与 C2 是后 级低通滤波器，该装置可以输出解调出来的音频信号，经过后级放大后， 可驱动扬声器。
四、软件算法思想
4.1
7
开始
开始
系统初始化
时间间隔 是否为 30 ms
耳机
DS18B20
LCD1602
1.2 部分模块的方案选择与论证
1.2.1 调制解调方案的选择 方案一：FM 调制。 1、发射部分
语音信号
放大
FM调频（CD4046、 1MHz）
功率放
+
大
红外发 射
r
DS18B20
MCU
红外编码
采用 CD4046 内部压控晶体振荡器产生 FM 调制波，其调制的中心频率为 1MHz。 2、接收部分
综合比较，我们选择方案二。
二、理论分析与计算
2.1 脉宽调制的分析
通过电压比较器让信号电压与载波信号比较输出，根据信号频率改变调制信号的占 空比，产生脉宽调制波。
2.2 解调方式的分析
本系统采用，LC 滤波器和 D 类功率放大器解调。
经验证，这种方法适合 PW 波解调，电路十分简单，D 类功放可以解调出调制信号， 并且效率很高，但是声音信号会有一些失真，不过这影响不大，可以实行。
严重 几乎没有信号
温度信号接收效果 效果很好 效果很好 效果很好 效果较好
无信号
参考文献
[1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）.5 版.北京.高等教育出版社.2006.1 [2] 康华光.电子技术基础（数字部分）.5 版.北京.高等教育出版社.2006.1 [3] 铃木雅臣.晶体管电路设计.1 版.北京.科学出版社.2004 [4] 郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程.1 版.北京.电子工业出版社.2009.1 [5] 沈伟慈.通信电路.3 版.西安.西安电子科技大学出版社.2011.9 [6] 远坂俊昭.锁相环（PLL）电路设计与应用.1 版. 北京.科学出版社.2006.1 [7] 远坂俊昭.测量电子电路设计——滤波器篇.1 版. 北京.科学出版社.2006.6 [8] 王树本.高频电子线路原理.3 版. 大连.大连理工大学出版社.2004.8