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1、 47一种利用单片机实现的红外通信接口 盛 琥（电子工程学院 203 研究室，安徽 合肥 230031） 摘 要 介绍了一种利用单片机实现红外通信接口的方法，只需在外部搭少量电路，就可实现单片机系统的 红外通信，而单片机的通信程序则与一般串口通信完全一样。此方法克服了使用专用芯片要对芯片熟悉的过程， 或自己编写编码、解码程序的麻烦，具有很好的可行性和实用性。 关键词 单片机；红外通信；串行接口 中国分类号 TP311.52 1 引 言 1 引 言 在很多单片机应用系统中，常常利用非电信号（如光信号、超声波信号等）传送控制信息和数据信息，以实现遥控或遥测的功能。红外通信具有控制简单、实施方便、传
2、输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。在单片机之间实现红外通信一般有两种方法：一是在发射端使用专用编码芯片，但解码程序需要自己实现。二是在完全自己编程实现红外通信的编码、解码，这就增加了编程复杂性。笔者提出一种方案，只需在单片机外搭少量电路就能实现单片机之间的红外通信，无需编制编码、解码程序，大大缩短了开发周期，且结构简单，具有很好的实用性。 2 红外通信的基本原理 2 红外通信的基本原理 红外通信是利用950nm近红外波段的红外线通信信道。发送端将二进制数字信号调制到38kHz的载波上，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后
3、送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。 3 红外通信接口的硬件电路设计 3 红外通信接口的硬件电路设计 单片机本身并不具备红外通信接口，但可以利 用单片机的串行接口与片外的红外发射和接收电路，组成一个应用于单片机系统的红外串行通信接口，如图1所示。 3.1 红外发送器 红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管Q1和Q2、红外发射管D1和D2等部分。其中脉冲振荡器由NE555定时器、 电阻 （R1、R2） 和电容 （C1、C2）组成，用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信
4、号；红外发射管D1和D2向外发射950nm的红外光束。 红外发送器的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端TXD送出并驱动T1管，数位“0”使Q2管导通，通过Q1管调制成38kHz的载波信号，并利用两个红外发射管D1和D2以光脉冲的形式向外发送。数位“1”使Q1、Q2管截止，红外发射管D1和D2不发射红外光。若传送速率设为1200b/s，则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号的时序，如图2所示。 3.2 红外接收器 红外接收电路选用FM-6038LM接收器件。该接收模块是一个三端元件，使用单电源+5V电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其他波长的红外光不敏感的特点。FM-60
5、38LM的工作原理为：首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38kHz的脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理。然后，通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。最后，由输出级电路进行反向放大输出到单片机的RXD端。只要发送端电子科技 2005 年第 8 期（总第 191 期） 收稿日期：2005-03-07 一种利用单片机实现的红外通信接口 IT Age/ Aug. 15, 2005 48数位“0” TXD 数位“1”调制信号 和接收端的通信协议设置相同，就能实现对发射端二进制数字信号的正确接收。为保证红外接收模块FM-6038LM接收的
6、准确性，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38kHz，因此在设计脉冲振荡器时， 要选用精密元件并保证电源电压稳定。 再有，发送的数位“0”至少要对应14个载波脉冲，这就要求传送速率不能超过2400bps。利用上述红外收发电路构成的红外信道最大通信距离为20m。 图 1 红外串行通信接口原理图 图 2 调制信号时序图 4 红外通信的软件设计 4 红外通信的软件设计 考虑到红外光反射的原因，在全双工方式下发送的信号也可能会被本身接收，因此本设计中单片机之间构成主从式系统，采用一主一从的单工通信方式。这里设置单片机的串行口采用方式3通信；通信的数据格式为每帧11位，包括1位起始位、8位数据位、1位
7、奇偶校验位和1位停止位； 片内定时器T1作为波特率发生器， 采用定时方式2可自动重新再装入的的8位定时器，当晶振为11.0592MHz，速率为1200b/s时，设置为TH1=232，另外应禁止定时器T1中断，以免因定时器T1溢出而产生不必要的中断。 实现红外通信的程序编写和实现双机间的串口通信一样。在调试系统阶段，可以先把单片机之间通过串口线连接起来，串口通信调试通过后，就可接入外围电路实现红外通信。 5 结束语 5 结束语 本文介绍的应用于单片机系统的红外串行通信接口，利用单片机本身具有的串行通信功能，替代红外通信的编码、解码，从而在软件上大大减少了开发时间。 本接口具有硬件电路简单、 成本
8、低廉、编程方便、通信可靠性高的特点，实现了通信双方非接触式的数据传送。这种红外通信接口已应用于一数据采集系统，未出现通信故障，具有很高的稳 （下转第 54 页） 嵌入式系统安全的研究与设计 IT Age/ Aug. 15, 2005 54Research on and Design of Embedded System Security Guo Chunxia,Qiu Xuehong (School of Computer Science and Technology, Xidian University, Xian 710071, China) Abstract With the wide
9、application of the embedded system, its security is in urgent need. This paper first discusses the challenges and attacks in the design of embedded system security, and then studies approaches to bridging the security processing gap and resisting security attacks. It highlights the development of th
10、e highly secure embedded system. The secure embedded system is not simply equal to embedded system functionality plus security module. The degree of system security is determined by the level of security of the sub module the easiest to attack. Embedded system security design should be considered fr
11、om the angle of the overall system. Keywords Security; embedded system; security processing; encrypt; challenge; attack; architecture （上接第 48 页）定可靠性。此方案也可用于其他遥控、遥测的单片机应用场合。 参考文献 参考文献 1 阎石. 数字电子技术基础. 北京: 高等教育出版社, 1997. 2 Myke Predko. PC 接口技术内幕. 北京: 中国电力出版社, 2002. 3 孙涵芳, 徐爱卿. MCS-51.96 系列单片机原理与应用. 北京:
12、 北京航空航天大学出版社, 1998. 作者简介 作者简介 盛琥（1980） ，男，电子工程学院硕士研究生。研究方向：GPS 系统仿真。 杨景曙（1950） ，男，教授，博士生导师。1983 年毕业于复旦大学物理系，现为电子工程学院电子干扰技术实验室负责人。研究方向：短波干扰系统，多目标跟踪与干扰，模式识别，电路与系统，检测理论及应用等，在各类电子技术领域的核心期刊上发表学术论文几十篇，已完成的科研成果获得全军科技进步一等奖。 An Infrared Communication Interface Implemented by MCS-51 Sheng Hu (Scientific Secti
13、on laboratory 203, Electronic Engineering Instiution, Hefei 230031, China) Abstract The paper introduces a method for implementing an infrared communication interface by MCS-51, which can realize infrared communication simply by implementing a few circuits to the periphery of MCS-51 with the program
14、ming of communication between MCS-51 identical to the ordinary serial port communication. This method avoids the process of gaining familiarity with specific infrared communication chips or the trouble of coding and decoding by MCS-51 itself. Therefore, it is economically practical and feasible. Keywords MCS-51; infrared communication; serial interface
