红外通信收发系统的设计-北京邮电大学模电实验.docx

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1、此京邮电=1.kHz;U=3V:(2)所设计的正弦波振荡揖的除出信号作为红外光通信收发系统的发送端得幼人信号,在接收端可接收到无明显失真的该输入佰号：(3)要求红外光通信收发系统接收端的增舐为G=200;(4)利用PrOteI制作简单的PCB版;3.2 提高要求(1)利用音乐芯片产生乐曲作为红外光通信收发系统发送始的输入信号，接收战接收信号并利用喇叭将发送的乐曲无失真地播放出来.(2)探索其他红外光通信收发系统的应用实例,数字调试的解决方案,给出应用方案.4 .设计思路、总体结构框图4.1 设计思路由音乐芯片产生的乐曲，通过发送系统进行驱动放大和调制，由1.ED发射管送出，在一定的距恩范图之内

2、，通过IED接收管接收到发送管发送的音乐信号,通过接收系统对信号进行检测和放大,在输出端连接一个喇叭,将乐曲信号无失真的播放出来.从而来完成整个红外通信系统的收发.4.2 总体结构框图红外数据传输，使用传输介质一一红外线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外城“一个陆单的光通信收发系统如下图：红外通信结构框图本实物主要山信号产生电路、发射系统和接收系统三个模块构成.产生的信号由发送系统转化为光信号进行发送.通过接收系统检测光信号并将式放大后转化为电信号.具体原理如下列图所示：5 .分块电路和总体电路的设计过程5.1 红外发送电路该模块的设计原那么主要考虑红外发送管的工作电流.毅设电流过小,那

3、么传/距高短：假设电流过大，那么容易毁坏发送管.电路采用SV的工作电压，受红外发送管的额定电流限制.要小于SOfnA.电路由共射极放大电跖殂成，Rb1.和Rb2用于调整场极偏汽，井旦提供3V的电压给音乐芯片作为电源电压。晶体管集电极电流随自乐模拟信号的变化而变化，故1.ED1.的输出光功率也随模拟信号而变化，也就是将音乐信号转换成了光信号.VCC=5v1.ED两端电压峰峰值约为670mv,相位与猫人信号相差11:实物连接图如下列图:5.2 红外接收电路红外接收管是接收电路的关键器件,其作用足将光信号转换成电信号.红外接收管都是光敏二极营.普通灯光也会对其造成一定程度的影响.为了扶得更好的效果，

4、还要在伯号怆出端参加高通谑波器，浦除恒定的外接低频信号的干扰，这样的接收效果和灵敏度将显著提高，利用告频功率专用放大器IM386,可以得到5O2OO的埴益，足以驱动0.8W的小喇叭，用于吾乐信号的接收.5.3 音乐芯片1.X93001.X9300的连接方式如下列图所示：(电源电乐为3V)单音三声门铃6 .所实现功能说明6.1 已完成的根本功能和扩展功能(1)将函数发生器的输出信号作为红外光通信收发系统的发送端得输入信号，在接收端接收到无明显失口的该输入信号；(2)将正弦信号作为接收端的输入信号.通过1.M386进行放大,通过调节电位器的大小.可以谓济增益的大小，并且在输出决测到无失我的放大后的

5、正弦伯号，并测得放大倍数最大约为175倍：(3)将音乐芯片作为发送端的输入信号，在传送距面为四张试验行的时候，在接收端的咽叭能发出优美动人的音乐声。6.2 主要测试数据在接收电路输入端送入峰峰值为20mV的正弦波，在输出那可以测到蜂峥值为3.5V的正弦波，增益为175.如下列图所示:6.3 必要的测试方法(1)按婆求和电路图组装好接收与发射电路:(2)将发送电路输入地的音乐芯片用一个大电皿代替,并且在其两端加一个正弦波：将接收电路的喇叭用一个电阻代W，用示波器测其两蜡的输出波形，并与输入波形迸行比拟；(3)将接收电路输入端的1.EDZ接收管用一个适当阻值的电阻代替,并在R1.=33k欧的电阻两

6、墙加上Vpp=20mV的正弦小信号:将接收电路输出端的喇叭用一个适当FI1.Gi的电阻代笆井测量其两端的波形.网节电位器的旋钮，将怆出波形与输入波形进行比拟,计算共放大倍数：(4)将音乐芯片接在发送电跖的输入端，发送管接在发送电路的输出端，接收管接在接收电路的输入端,涮叭接在接收电路的输出端，踹开电源，调节电位器的大小，调整发送管和接收管的空间位置以及方向：(三)不断增大两块面包板的距离.并且调节他们之间的角度,发现在较大范围内小喇叭均能播放优美的音乐，叩红外通侑功能实现：7 .故障及问题分析7.1 遇到的问题分析(1)接收电路三极管的发射极电位而干集电极电位；检查过电路后发现，地线的导线内部

7、金属断开，更换后问遨得以解决：(2)电路连接正确.当有大电阻如人体和电压表并联在3K取的电B1.两踹时,则叭正常发声，当不并联大电阻时，喇叭不正常发声：问题斑因：电源电压不够稔定，音乐芯片偏压过高，梢激减小电源电压至4.9V,则叭正常发声：(3)电路连接jE确,喇叭不正常发声：问题原因,音乐芯片坏了.重新焯接一个音乐芯片,正常工作.7.2 故障分析(1)喇叭不发声或者白噪声:依杳音乐芯片是否烧坏，电源电压及偏徨是否合理;(2)喇叭声音不完整：调节电位器，减小埴益倍数；(3)喇叭杂音过人：调节电容或增加电容，并减少非信号光的干扰：(4)示波器不显示波形：检杳是否开启电源，示波器的线是否接触良好，

8、示波器的调整是否正确：(5)增益达不到ISo以上：更换电位器.检查运放是否正常工作.7.3 检错方法(1)检测发射电路是否正常工作：如音乐芯片是否正常工作，电路是否搭建正礴，元器件是否可工作，可以用发光二极管代普1.ED发射管,假设能看到发光二板管亮度变化,即发射电路搭建根本正常：将喇叭代件IED发射管，假i殳能听到优美动听的音乐,证明音乐芯片和发射电路均没问时：(2)检杳接收管是否接收到发射管传来的信号：在电路不能正常发声的时候，检测是否是因为这崎部出现问胞，可以用手或者物体遮挡接收首，如果喇叭噪声改变，那么说明发射管与接收管应该没问题：8 .总结和结论8.1 实验结论通过红外通信收发电路，

9、可以做到信号的无战传输。8.2 实验总结本实聆黑埋清晰,电跖结构也比拟简通,一个放大电路将信号发送出去，男一个放大电路将信号接收并放大输出。由于试验箱中的器件不是很完美，导致元器件容易损坏，电路连接正确的情况下也很有UJ能出现错误，使得实脸时间大大增加，这对我们对实脸的调试能力有较而的要求：实3金中器件存在的问即提高/我们排查描误的旎力,对于某些锵误使峪快速检查出是那一局部那件出问电.增加了我们动手的羟验.本实验较为关迸的一点是在于调节发送管的电流，较小那么传怆距离短，较大那么容易烧坏发送管。8.3 实验改进(1)在功放前加一级共射放大电跖，可以很大程度上提鬲增益倍数：(2)发送管和接收管之间

10、的空间不放双元器件，可以M少噪音：9. PROTE1.绘制的整体原理图9.1 发送电路：布线方式：自动布设9.2接收电路:10 .所用元器件及测试仪表清单：Ieu测试仪表函数信号发生器.示波，意伏万用表.直波稳压电源10.2所用元器件表序号元器件名称数量序号元件名称数量110欧电阻312IOK欧姆电位器1250欧电阻113100K欧姆电位器132K欧电阻11480S0NPN：.极管143K欧电阻1151.M386运算放大雅1533K欧电阻1161.X93音乐芯片16IOuF电解电容2173031.ED发送管1747uF电解电容1183021.ED接收管18100UF电解电容119发光二极管19220uF电解电容120喇叭110O-O1.uF片电容121面包板2110.047F片电容111 .参考文献1电子测量与电子电路实践.北京：北京邮电大学电路实验中心2012年10月2刘宝玲等.电于电路根底.北京：北京邮电大学出版社