(毕业论文)红外无线数据传输系统的设计与实现

摘要红外无线数据传输系统是一种利用红外线作为传输媒介的无线数据传输方式，它相对于无线电数据通信具有功耗低、价格便宜、低电磁干扰、高保密性等优点，目前发展迅猛，尤其是在近距离无线数据通信中得到广泛的运用。本文主要介绍基于51单片机的红外无线数据传输系统的原理。在硬件设计原理的介绍中，主要分析了系统中NE555数据调制电路、红外发射电路、红外接收电路、DS18B20温度传感器电路、单片机外围电路以及声光报警电路。在系统软件设计的介绍中，我们主要分析单片机串口通信协议、控制温度传感器采集数据、对数据的编解码；而液晶显示部分软件则是为了具有更好的人机交互界面。通过调试后，本系统基本达到预期要求，1、正确实现双机通信功能，在2400波特率下通信距离达到7米左右；2、具有在超时通信不畅的情况下进行报警提示功能；3、具有自动搜寻一帧数据起始位的功能，这样可以有效防止外界的干扰；4、通过串口可以与PC机实现正确通信,可以作为计算机的红外无线终端,完成数据的上传和下放。因此本系统具有广阔的实用价值。关键词：AT89S52单片机；数据采集；红外通信；调制解调；串口通信AbstractInfraredwirelessdatatransmissionsystemisawirelessdatatransfermethodthatusesinfraredasatransmissionmedium,Comparedwiththeradiodatacommunication,ithasmanyadvantagesinpowerconsumption,Productioncosts,electromagneticinterference,andtheconfidentiality.Atpresent,thistechnologyisdevelopingrapidly,Inparticular,Itiswidelyusedinshort-rangewirelessdatacommunications,Inthispaper,weareintroducedinfraredwirelessdatatransmissionsystem’stheorythatbasedonthesingle-chipmicrocomputer51.Inthehardwaredesignprincipleintroduction,Wemainlyanalysisthesystem’sdatamodulationcircuitofNE555,infraredtransmitter,IRreceivercircuit,DS18B20temperaturesensorcircuit,microcontrollerperipheralcircuits,aswellassoundandlightalarmcircuit.Inintroducingthesystemsoftwaredesign,WemainlyanalysisMCUserialcommunicationprotocol,tocontroltemperaturesensordatacollection,datacodec;And,Thesoftwareoftheliquidcrystaldisplayisbettertohavetheman-machineinterface.Throughdebugging,thesystemachievedtheexpectedgoals,1,thesystemcancorrectachievedouble-communicationsfunctions,in2400baudrate,thecommunicationdistancecanreachabout7m;2,Ithasalarmfunctioninovertimecommunicationsimpededcircumstances;3,withanautomaticsearchfunctionofinitialdata,thiscaneffectivelypreventoutsideinterference;4,thesystemsandPCcancommunicatethroughserialport,itcanbeusedasthecomputer’sinfraredwirelessterminalsandcompletedatauploadanddecentralization.Sothesystemhasbroadpracticalvalue.Keywords:AT89S52SCM；DataAcquisition；Infraredcommunication；Modem；SerialCommunication目录1引言.....................................................11.1红外技术的国内外发展及现状..........................11.2本课题的主要研究内容................................31.3本课题的研究目的和意义..............................42红外通信技术介绍.........................................72.1红外通信系统基本组成................................72.2红外通信系统工作原理................................72.3红外通信系统的分类..................................82.4通信协议............................................83系统整体设计............................................103.1系统框图设计.......................................103.2系统性能指标.......................................114系统硬件电路设计........................................144.1温度采集电路设计...................................144.2单片机外围电路设计.................................174.2.1时钟电路设计..................................184.2.2复位电路设计..................................194.2.3报警电路设计..................................204.2.4按键电路设计..................................204.3数据调制和红外发射电路设计.........................214.3.1载波电路设计..................................214.3.2红外发射电路设计..............................264.4红外接收电路设计...................................274.5与PC机串口通信电路设计............................284.6LCD显示电路设计...................................315系统软件设计...........................................355.1系统总的程序流程图设计.............................355.2温度采集模块软件设计...............................375.2.1DS18B20的控制时序............................395.2.2DS18B20的程序流程图..........................405.3串行通信软件设计...................................415.3.1串行通信的字符格式............................415.3.2串行通信的数据通路形式........................425.3.3串行通信的工作方式............................435.3.4串行通信传输速率的计算........................435.3.5串行通信软件设计流程图........................445.4主从机串口中断软件设计.............................465.5报警部分软件设计...................................515.6液晶显示模块软件设计...............................546系统的制作及组装........................................566.1系统电路的布局和布线...............................566.2电路板的制作.......................................576.3系统组装...........................................577系统调试及结果分析......................................607.1硬件电路调试.......................................607.1.1系统电源测试..................................607.1.2红外通信电路调试..............................607.1.3液晶背光调试..................................647.2软件调试...........................................647.3性能测试...........................................668结论..................................................69致谢.....................................................73参考文献..................................................75附录.....................................................77附录1：红外无线数据传输系统主机PCB图.................77附录2：红外无线数据传输系统从机PCB图.................77附录3：红外无线数据传输系统实物图.....................7811引言1.1红外技术的国内外发展及现状自从1800年英国天文学家F.W.赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了两个多世纪，从那时开始，红外线和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术，在这以前主要的研制成果主要是热敏型红外探测器，通过它科学家认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质。20世纪初开始，通过测量大量的有机物质和无机物的吸收和发射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。30年代，首次出现红外光谱代。40年代初，光电型红外探测器问世，其性能优良、结构牢靠。50年代，半导体物理学的迅速