2013年全国大学生电子设计竞赛
单相AC-DC变换电路（A题）
【本科组】
2013年9月7日
摘要
本实验制作制作完成红外光通讯装置，由硬件的发射和接收电路和软件调节相互作用实现了将音频低频信号通过调制加载到高频信号上实现传输的功能。
系统包括发送端和接受端两部分，分别由信号产生，放大，红外发送电路，以及光信号接受，滤波，放大，输出电路组成。
红外通信过程主要由红外发射和红外接收两个过程，首先将数字信号送给红外发射电路，经该电路的调制转变成红外光信号在空中传输，然后红外接收电路收到该红外光信号，经过该电路的解调，将此红外光信号还原成可被单片机处理的信号，由单片机内部处理得到原来的数据编码
关键字：红外调制高频
Abstract:
The infrared communication device, the experimental apparatus has been produced by the transmitting and receiving circuit of hardware and software adjusting interaction to achieve the audio frequency signal by loading on the high frequency signal modulation transfer function. System includes both the sender and receiver, respectively, generated by the signal amplification, the infrared sending circuit, and optical signal receiving, filter, amplifier, an output circuit Infrared communication process is mainly composed of infrared emission and receiving two process, first send the digital signal to the infrared emission circuit, the modulation of the circuit into the infrared signal transmission in the air, and then the infrared receiving circuit to receive the infrared signal, after the demodulating circuit, the infrared signal
reduction can be single chip microcomputer processing of signal, the original data are obtained by single chip microcomputer internal processing, coding
Key words: infrared high frequency modulation
目录
1系统方案 (2)
1.1 发射电路的论证与选择 (3)
1.2接收电路论证与选择 (3)
2系统理论分析与计算 (3)
2.1 红外管的分析 (3)
2.2 驱动管的计分析 (3)
2.3 加法器的分析 (4)
3电路与程序设计 (4)
3.1电路的设计 (4)
3.1.1系统总体框图 (4)
3.1.2 发射电路原理图 (4)
3.1.3 放大器电路原理图 (5)
3.2程序的设计 (5)
3.2.1程序功能描述与设计思路 (5)
3.2.2程序流程图 (5)
4测试方案与测试结果 (6)
4.1测试方案 (7)
4.2 测试结果 (7)
4.3.结果分析 (7)
附录1：电路原理图 (7)
附录2：源程序 (9)
1系统方案
本系统由以下模块构成
1.1 发射电路的论证与选择
方案一：将采集的信号和用芯片产生的频率较高的载波信号，通过加法器合成一路模拟信号，再用一个晶体管驱动红外发光管直接发射模拟信号。
方案二：信号经单片机AD采样后，输出的PWM波控制两个MOS管驱动发光管，传输数字信号。
经测试表明，红外发光管很难传输模拟信号，传输数字信号较为容易，所以选择方案二。
1.2 接收电路的论证与选择
方案一：用SM008接受特定的38kHZ的频率，再经滤波电路得到原先想要的音频信号。
方案二：用红外对管接收信号，在接收端加一个二级放大电路接收。
经检测，方案一的输出波形衰减较大，故选择方案二。
1.3单片机的选择
方案一：用STM32单片机
方案二：用MSP430单片机
经过大家实际的操作，32单片机的功能完全能胜任，操作起来也更加熟练，所以选择方案一。
2系统理论分析与计算
2.1 红外管的分析
在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
要求发出射线平行光，不会对其他接受器产生干扰，而且传输距离要达到2米，接收的频率要能达到38kHZ，综合以上的参数，选择了各个参数都较为匹配的红外对管红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。
红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。
根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
EG：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。
2.2驱动管的分析
在发射管之前的驱动管可以用三极管也可用MOS管，常用的红外发光二极管其外形和发光二极管LED相发出红外光。
管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
用mos管测量得到的发射波形不理想，所以
改为两个9018三极管来做驱动。
2.3 加法器的计算
加法器是产生数的和的装置。
加数和被加数为输入，和数与进位为输出的装置为半加器。
若加数、被加数与低位的进位数为输入，而和数与进位为输出则为全加器。
常用作计算机算术逻辑部件，执行逻辑操作、移位与指令调用。
在电子学中，加法器是一种数位电路，其可进行数字的加法计算。
在现代的电脑中，加法器存在于算术逻辑单元（ALU）之中。
加法器可以用来表示各种数值，如：BCD、加三码，主要的加法器是以二进制作运算。
由于负数可用二的补数来表示，所以加减器也就不那么必要。
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体框图
3.1.2 发射电路模块
原理图如下
3.1.3 放大电路模块原理图如下
3.2程序的设计
3.2.1程序功能描述与设计思路
音频信号和温度信号进AD采样后，经过单片机处理输出PWM波，红外发光管发射后被接收管接收，此时再经过单片机处理读出PWM波，将载波信号与音频和温度信号分离，还原温度和音频信号，温度信号通过12864显示出来，音频信号通过驱动外放出来。
3.2.2程序流程图
4测试方案与测试结果
4.1测试方案
采用multisim软件进行仿真，在发射管那一端和接收管那端分别用软件进行仿真，显示出波形
4.2 测试结果
4.3 结果分析
根据以上的图形可以知道，反射端已经能将音频和温度信号与载波信号很好的合成并用单片机的输出PWM波进行控制，接收端也能很好的接收到信号并且能将信号进行分离，得到有效信号。
综上所述，本设计达到设计要求。
参考文献
1．《电子测量与电子电路实验》张咏梅等北京邮电大学出版社
2．《通信电子电路》刘宝玲胡春静主编北京邮电大学出版社
3．《电子线路基础》高文焕等编高等教育出版社
4. 电路中心网站《红外通信收发系统的设计与实现》
5. 电路中心网站《386的管脚说明datasheet》
6. 电路中心网站《红外通信收发电路设计》
7.《Protel DXP完全解读》
8.电路中心网站《红外通信收发系统的设计与实现》
9.电路中心网站《386的管脚说明datasheet》
10.电路中心网站《红外通信收发电路设计》
11.《Protel DXP完全解读》
12.《电子测量与电子电路实验》张咏梅等北京邮电大学出版社附录1：电路原理图
附录2：源程序。