红外实验报告

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1、电子电路综合设计实验报告实验名称：红外通信收发系统的设计与实践学院：信息与通信工程学院专业：通信工程红外通信收发系统的设计与实践摘要语音和音乐等低频电信号一般不适合直接远距离传输，而是通过调制加载到光或者高频信号上传输 出去。本次试验的内容，就是设计一个合适的红外收发电路，实现光信号的传输和接收。红外通信系统 的设计是光通信系统的一个重要分支，采用红外通信系统的设计方法来进行和目前世界上所采用的骨干 通信网的光纤通信系统是有相同之处的，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不用，一个是 大气，一个则是光纤。关键词红外发送 红外接收 滤波 信号放大1）实验目的1、掌握简单的红外通信系统的组成

2、及设计原理2、掌握通信电子系统方案设计、电路设计的方法3、熟悉电路仿真软件的使用4、掌握PCB设计电路装配和调试的方法2）实验所用仪器1、函数信号发生器2、示波器3、晶体管毫伏表4、万用表5、直流稳压电源3）所用元器件及测试仪表清单1、 8050X 12、红外发送管303X 13、红外接收管302X 14、 LM386X 15、可变电阻器（10k, 100k）各16、电阻(2k, 2.7k)X 17、电阻（20， 51）各18、电阻（10 ）X 19、电解电容(100uf, 33uf, 250uf)各110、电解电容（ 10uf）X 211、电容(0.047uf, 0.01uf)各110 、喇

3、叭X 112、 kd9300X 113 、发光管X 14）设计思路及分块和总体结构设计思路及总体结构框图如下：红外设计的总体构架 上图是一个简单的红外通信系统的构造图，通过实验应该能进行模块化的设计，当然整个商用的红 外光通信系统是相当复杂的，这里我们只考虑最基础和最必要的部分来完成整个红外光通信收发系统的 设计。1）信号的产生这里利用了音乐芯片KD 9300或是LX9300来完成。 信号产生也可以用RC振荡器构成，信号的幅度不宜过大。2）红外光发送模块的设计设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大有容易毁坏发光管rLE&EI CM红外光发送电路3）红外光接收模块

4、的设计红外光接收电路（4）高通滤波器红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通灯光也对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效 果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显 著提高。5）功率放大器利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50200的增益, nn n).2TTLJ U足以驱动0.8W的小喇叭。 增相労埔-Ug静出 fi 765放大器LM386的实例电路（6）总体电路的设计音乐芯片所连接的喇叭的等效阻抗为8 欧姆， 0.25 瓦。在连接实际电路时，为了将音乐芯片的输出 信号送达放大电路的输入端，在音乐芯片的输出端接入一个10 欧姆的电阻，

5、等效喇叭，然后再将 10 欧姆电阻两端与放大电路的输入端并联，即可实现电路的设计功能。（7）系统调制：系统调制原则：根据电路原理先调制各单元电路，然后再整机调试。（1）第一步是调制发送电路。记录红外发射驱动电路的输出波形和红外管中的电流；（2）第二步调制接收电路。去掉红外接收管，加一个正弦小信号，调试输出放大倍数，要求50200倍直至输出为正弦波，确保不是自激信号或干扰信号；（3）第三步是整机调试。将发送电路和接收电路放到一起，在发送端送入正弦小信号，观察输出 信号波形；（4）按音乐芯片CW9300的接线方法焊好管脚，将芯片中音乐信号作为输入信号，能在喇叭中听到 优美、无噪声的音乐。5）所实现

6、的功能说明本实验完成的基本功能为文氏桥RC振荡电路产生的振荡信号的传送和接收.文氏桥RC振荡电 路（前级）产生的一个频率为1.5kHz振荡信号,经具有分压式电流负反馈电路的共射放大电路（后级）的 LED发射后由接收电路接收。（1）已完成功能：通过发送电路将音乐芯片产生的信号以红外光的形式发送出去，接着在接收电路通过接收管接收 发送信号接收电路LM386的三管脚之前加一小电容，等于在功率放大之前先消除恒定的外接低频信号 的干扰，提高接收效果和灵敏度o LM386的放大电路，得到100倍左右的增益，来驱动0.8W的小喇叭产 生音乐。（其中接收管LED2采用PIN光电二极管或者雪崩光电二极管APD，

7、将接收到的光信号转换成电 信号）（2）主要测试方法为:Icq：用电压表测量射极电阻Re1两端的电压，由此求出Ieq,利用IeqIcq得到Icq的值。LM386的增益：用函数信号发生器产生的正弦小信号代替接收管接收到的信号，将喇叭用500-2000欧姆 的电阻代替，分别测出输入（接收管）和输出信号（喇叭）的幅度，由此计算出LM386的增益。（3）主要测试数据为：1. 红外发送端8050静态参数：Vcc = 5.00V ；Ubq = 2.7V ；Ueq= 2.1V ；Ucq= 3.8V；2. 红外发送端LED两端电流：I = Ieq = Ueq/Re =2.1V/71= 29.57mA ;3. 红

8、外发送端LED输出幅度：0.10V4. LM386 增益测量：输入小信号幅值：10.2mv speaker两端幅值：1.12V增益 A=1.12V/10.2mv=110;测试方法为:用函数信号发生器产生的正弦小信号代替接收管接收到的信号，将喇叭用500-2000欧姆的电阻代替，分 别测出输入（接收管）和输出信号（喇叭）的幅度，由此计算出LM386的增益。6）测试故障及问题分析1. 信号经具有分压式电流负反馈电路的共射放大电路放大后有失真现象 :通过静态参数的测量后计算 , 认为电路设计不存在问题,于是分析后可能是因输入信号幅度过大后引起的饱和失真所致.通过调节前级 信号源电路的滑动变阻器减小了

9、输出信号的幅度,失真明显减小,波形较好.2. 将红外的发送接收电路结在一起调试的时候，示波器上显示波形不稳定，干扰信号很多。这是电路上出现了自激现象，在电源与地之间并联一个大电容（100uF 左右）以及一个小电容（O.luF ）即可以解决自激问题。3. 信号接收端出现自激:为检查是否为接收电路出问题,首先去掉发射信号而从函数信号发生器引入一 个频率为1kHz幅度为lv的正弦信号，从输出端得到了信号仍然有干扰，这说明接收电路出现了问题.最初 怀疑是电路中含有的高频分量引起，于是在输出端并接一旁路电容，以去除高频干扰.但是波形仍然有 干扰.后来反复调节滑动变阻器得以解决问题,不过未能彻底消除干扰.

10、4. 在接收方面，经反复调试发现，信号的接收与两个管子之间的正对角度及之间障碍物的阻隔有很大 关系，开始不注意接收到的信号很微弱，调整后才能清晰地听到。调试接收电路的主要难点是增益的调 节，开始时由于电容用的不对导致放大倍数只有几倍，之后由于LM386的问题也使得输出端没有信号， 经过一步步检查才发现LM386的6、8号脚是坏的，更换之后电路正常。实验时也曾经使用100k欧姆滑动 变阻器代替10k欧姆滑动变阻器，发现电路不是很稳定，所以放弃使用。5. 实验中常出现发送管和接收管之间位置不好而没有音乐产生的现象，分析原因可能为所用发射LED 为狭角的，或者发送功率较小所致，改变LED角度后发现乐

11、音在一个方向明显增强,其余方向明显减弱， 但仍有输出。6. 接收电路调好之后，接上5V电源发现电路出现较大噪音，分析发现该电路不应出现噪音，思考之后 认为问题出在电路某个点接触不良或已断开，查找之后发现将103电容接错一个小孔导致电路不通，修 改之后噪音基本消除。7. 扩展功能中使用的音乐芯片经检查之后发现已经受损坏，按照书上所画重新焊接一块芯片，检测之后 发现声音极小，仔细检查后发现将三极管8050的e、b、c三脚接错位置，调整之后发声正常。8. 发送、接收电路调节正常之后，要将音乐芯片连接到发送电路上，开始时没有将喇叭用一个100欧姆 的电阻代替导致电路不通，消除错误后发现电路仍然不通，仔

12、细询问同学之后发现芯片应该与发送电路 共地，改正之后电路正常发声。9.电路搭好之后，将红外接收管拔掉，喇叭仍能够有音乐出来。这样的现象说明，电路的传 输并没有经过红外收发管，出现了耦合现象。检查电路发现发送部分与接收部分的供电是 同一组电源线，改为两组共地的电线分别供电后，耦合现象消失。测试结果红外收发电路均能正常工作，有效传输距离为0.5米，最长传输距离为1米，在有效范围内音乐无失真 干扰小。在无红外信号时无自激现象。7）总结和结论通过这次实验我学到了很多有用的实践知识，为今后进一步在信息工程发展打下了坚实的基础。本 实验主要实现了音乐信号经过红外发送和接收完成较远距离的输送。信号有效传送距

13、离大约半米，基本 实现了红外收发系统的设计与实现。该次实验是我第一次独立的完成从开始的设计到最后的调试，在整个过程中学到很多。 经过这次实验我基本解了简单的红外光通信系统的组成及设计原理，初步了解了通信电子系统方案 设计、电路设计的方法，红外发送、接收电路的设计原理和原则，熟悉了电路仿真软件pro teldxp的简 单使用，也深刻地感受到只有灵活运用所学的电路分析理论知识才能与实践完美的结合起来。通过这次独立实验，我更加明白了如何才能有效、快速、实际的完成一个实验。做实验之前首先应 该熟悉各个器件的使用，其次检查各个器件是否是有问题，确保器件都正常地前提下再进行实验。这样 可以提高实验效率，也

14、可以提前排除由于器件不好引出的不合理的实验现象。最后在实验过程中出现意 外现象的时候，应该仔细检查电路找到问题在哪里然后再着手解决，不可以遇到问题就直接盲目的导出 乱改电路，这样反而降低了实验效率。通过这次实验实践，我主要收获了以下几个知识和经验:1、掌握了简单的红外光通信系统的组成及设计原理；2、通过实验节本了解了通信系统的工作模式，提供今后的专业课程学习一个很好的框架性的认识；3、通过实验设计与修改，以及通过对芯片kd9300及lm386的查阅，初步了解了 da tashee td的查阅；4、通过实验，较好地了解了系统的调试，深切体会到系统调试的重要性，在检查电路自激现象的时候 就是通过分单元调试得出的结论，从而得以解决问题，这很好的地高了自主实验的能力；5、实验前一定要把实验原理弄清楚，及时查阅资料，实验要大胆，细心。本次实验历时近一个月，整个过程显得繁琐，实验原理清晰，简单明了，关键在于调试，一次次地 解决线路搭接，系统设计缺陷，在试验中要敢于尝试，敢于该进，遇到不会的或者暂时不能解决的不能 急躁，学会独立思考，提高自主实验能力，提高独立思考解决问题能力，实验的最终成功给与了我很大 鼓舞。提高了我对实验的兴趣！附、主要元器件介绍与使用说明1、红外线发光管 303红外发光二极管是彩电、录像机、影碟机、音响装置