单片机的红外串行通信
出处:princesssg 发布于:2007-09-25 11:54:02
如何增加传送距离呢?有两个方法:其中一个方法是采用高灵敏度的红外接收电路,但是其成本比较高,且比较容易受到干扰。另一个方法是提高发射功率(指峰值功率,不一定需要提高平均功率),这可以通过减小连接到发射器的电阻R来实现,通常可以减小到10Ω。但是需要注意的是,在这种情况下,为了降低功耗和对其他红外设备的干扰,红外线载波的占空比需要降低。一般选择30%左右的占空比,,也就是DATCLK的高电平时间应为18uS左右,而低电平时间应为8uS左右(38KHz载波频率)
二. PC红外接收原理
1. RS232标准简介
现在的PC中,一般已经集成了红外通信端口,但由于其通信协议比较复杂,与单片机接口不便。为简便起见,我们采用在PC的COM口(RS232端口)上扩展一个红外接收电路来实现。在此,首先对RS232标准作一个简单介绍。
RS232是EIA(电子工业联合会)制定的一个串行通信推荐标准,用于DTE与DCE的连接(典型的DTE是PC,典型的DCE是调制解调器),有效传输距离15米,如果采用4~20mA的电流环则可达到1公里以上的通信距离。RS232中,共规定了25条信号线(包括数据线、控制线、状态线等),但是在实际应用中不一定要用到全部的信号线。在早期的PC中,通常配置有一个25针的串行口和一个9针的串行口;而现在生产的PC中,两个串行口一律采用9针的DB9插座。9针串行口的信号线定义如表1所示:

2. 红外接收扩展电路
这里我们认为DTE是PC,那么就可以从表1中看到,PC的输出脚有3个:TXD、DRT和RTS。TXD是串行数据发送端口,波特率从110bps到115200bps(需硬件支持)。DTE用DTR以告诉DCE已经准备好接收数据,并用RTS向DCE请求发送数据,这两个信号主要用于硬件流量控制。在红外接收扩展电路中,不需要进行流量控制,而是利用DTR和RTS为接收电路提供电源。我们知道,标准的RS232电平是负逻辑:+3V~+15V表示逻辑0;-3V~-15V表示逻辑1。这样,只要使能DTR和RTS,这两个引脚就可以输出+15V左右的电平,从而给红外接收电路供电。根据这样的设计思路,红外接收扩展电路如图1:

上图中,D1、D2和D4起隔离作用,R1主要用来保护PC串口,C1和C2用来滤波,U1是三端稳压器,为红外接收模块提供+5V工作电源。U2是三端集成红外接收模块,一般接收中心频率为38KHz,可以完成从红外接收、滤波到解调的全部过程。LED作为指示灯,当接收到红外信号时,LED会闪亮。此电路的关键之处在于DTR、RTS和TXD三个引脚的接法:DTR和RTS为电源供应脚,可提供+15V左右的电源,前提是需要在PC监控程序中使能。TXD引脚为接收提供负电源。TXD脚是数据发送脚,为什么可以提供负电源呢?这正是本电路的巧妙之所在。我们知道,RS232协议标准中,当不发送数据时,TXD脚输出低电平,即-15V左右。在红外接收扩展电路中,只具有红外接收功能,而无发送功能,因此正好可以利用TXD脚为接收提供低电平。当没有接收到红外信号时,红外接收模块的1脚输出高电平,三极管Q1截止,TXD通过D4把RXD脚下拉到低电平;而当接收到红外信号时,红外接收模块输出低电平,三极管Q1导通,这时RXD脚变为高电平。
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