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1、红外通信发射系统设计摘要红外通信是目前比较常用的一种无线数据传输手段，其具有无污染、信息传输稳定、信息安全性高以及安装使用方便等优点，并且可以在很多场合应用，如家电产品，工业控制、娱乐设施等领域。红外发射接收对管具有功耗小，价格低，效率高，传输距离适中，体积小，编解码技术简单等突出特点，在家用电器遥控设备、农业大棚温度管理、工业现场温度采集等方面得到了广泛的应用。本论文主要就是设计并制作一种以51单片机为基础的红外通信发射系统，采集周围环境的温度，电压信号。然后将采集到的温度信号、电压信号、通过51单片机进行编码调制，放在38KHz载波信号中发射出去，借此实现实时采集现场的温度信号和电压信号的
2、红外调制发射。整个发射系统使用protues进行了仿真测试，验证了整个实验设计的合理有效，能够正常工作实现预定的目标。关键词：无线通信；温度采集；AD电压采集；38KHz载波信号调制 Infrared communication system designABSTRACTInfrared communication is now more commonly used a wireless data transmission means, which has no pollution, information transmission stability, high safety and con
3、venient installation, and can be applied in many occasions, such as home appliances, industrial control, entertainment facilities, and other fields. Infrared communication for a long time, but into the 90 s, the communication technology and the new development, application scope is more extensive In
4、frared receiving tube with low consumption, low price, high efficiency, the transmission distance is moderate, small volume, simple decoding technology such as outstanding characteristics, in household appliances remote control equipment, agricultural greenhouse temperature management, industrial fi
5、eld temperature has been widely used.This thesis mainly is to design and produce a kind of infrared communication release system based on 51 single chip microcomputer, collect the temperature of the surrounding environment, AD voltage. Then will the temperature of the collected signals, AD voltage s
6、ignal, through modulation, 51 single-chip microcomputer in 38 KHZ carrier signal to modulation signals and to realize the real-time collection site temperature signal and voltage signal modulation infrared emission, the whole launch system using protus simulation test, verify the effectiveness of th
7、e whole design of experiment, works to achieve a predetermined target.Key words: wireless communication；Temperature acquisition；AD voltage acquisition；38 KHZ carrier signal modulation目录第一章绪论11.1 红外发射系统的研究背景及意义11.2 红外通信11.2.1红外通信概述11.2.2 NEC协议41.3 红外技术的国内外现状与发展趋势61.3.1国外发展水平61.3.2国内发展水平71.4 论文技术路线81.
8、5 论文结构安排8第二章系统硬件简介92.1 单片机AT89C5292.2 AD电压采集ADC0832102.2.1 ADC0832简介102.2.2 采集AD电压原理122.3DS18B20温度传感器132.3.1 DS18B20简介132.3.2 DS18B20的操作162.4红外发射管182.4.1红外发射管简介182.4.2发射电路构造及原理192.5LCD1602液晶显示192.5.1 LCD1602的特性202.5.2 LCD1602的管脚说明212.5.3 LCD1602的指令或数据写入DDRAM或CGRAM22第三章系统软件设计233.1 发射系统主程序设计233.2 AD电压
9、采集设计程序243.3 温度数据采集子程序设计253.4 载波38KHz生成与调制25第四章基于PROTUES的系统仿真284.1 软件介绍284.1.1 PROTUES仿真软件284.1.2 Keil uVision4编程软件294.2 红外通信发射系统的仿真设计294.3 温度传感器校正系统的仿真调试304.3.1 AD电压采集仿真验证304.3.2温度采集仿真验证324.3.3红外通信发射部分344.4 整个系统的仿真34第五章结论36参考文献37附录A38致谢51第一章绪论1.1 红外发射系统的研究背景及意义在电脑技术发展早期的数据大都是通过线缆来传输的，但是线缆传输用起来比较麻烦，而
10、且需要特制的接口，不仅成本高昂，而且带来了很大的不便。那些出现在我们日常生活中的，电脑、电视等的电缆就能让我们深有体会。于是人们就研究用无线的数据传输来代替传统的线缆传输，于是就有了目前使用较为广泛的的蓝牙(Bluetooth)近距离无线通信技术、基于IEEE802.11标准的无线局域网(Wi-Fi)和红外数据传输（IRDA:Infrared Data）。但蓝牙技术表现出来的传输距离短、抗干扰能力差、信息安全问题等一系列问题成为其迅速发展的很大障碍。然而由于缺乏“一对一”终端产品，大多只能应用在数据业务方面，在通话业务方面仍存在很大的安全隐患。相比之下，红外通信技术的迅猛发展给传统的声音传输带
11、来了强大的冲击力，同时也注入了新的希望和活力，以其传输中的灵活、方便、高效而成为在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，主要用于取代点对点的线缆连接。红外通讯是以红外线作为载体来传输数据信息，通过其在空中的传递来输送数据和语音信息的传输方式。通过数据的电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换来实现无线数据的收发。红外传输速率较高，性价比高，在传输过程中不易受无线电干扰，具有很强的保密性和稳定性，且具备体积小、功耗低、成本低、实现简单、空间信息接入灵活等突出优点，在近距离数据传输和控制上如移动计算和移动通讯的设备的应用中相对于其他无线数据传输方式较为广泛，在电子产品和国防科技中的应用尤为突出。在大多采
12、用单片机来实现短距离的数据传输的开发系统中，红外通信技术的应用可谓是出现较为广泛的一种，以其控制相对简单、实现较为方便、且传输的可靠性高、保密性强等优势，得到了业界的认可。随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。1.2 红外通信1.2.1红外通信概述1.红外通信原理红外通信，即利用波长为950nm红外光作为传递信息的载体，能够通过空间来传输数据的一种通信方式，主要由发射部分和接收部分来完成。发射部分所发送的数字信号通过调制编码电路由电信号转换为光信号，通过红外发光管转变为一系列的光脉冲发射到空中；接收部分进行光电转换将光脉冲转换为电信号，经解调
13、放大等后恢复出原信号。发送的二进制数据中的一系列脉冲调制信号的要被发射端发送出。38KHz的方波红外载波频率，脉冲宽度调制PWM模式传输，这将通过二进制数据“0”或在两个脉冲之间“1”检查间隔，并且PWM占空比进行发送。2红外载波或通过外围硬件电路也可以用于在微控制器的PWM定时器功能的实现。当接收端接收到的红外线信号38KHz的载波，将产生的低电平，否则产生高的电平，从而“永久”信号的红外光可以在连续的信号解调成一个方波预定的时期，经过微控制器处理，就可以恢复原来的数据信号。2.红外通信的特点红外通信技术已经被广泛用于无线信号传输，并支持通过大量的硬件和软件平台技术，红外通信具有以下特点：（
14、1）通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；（2）主要应用于点对点的无线数据传输场合，功能相对单一，可扩展性较差；（3）新的通信标准与早期的通信标准完全兼容；（4）指向集中（最好使收发端口相对或控制偏差角度在15以内），传输距离短；（5）传输速率较高、波长短、保密性强、安全可靠；（6）抗干扰能力强、易于实施。3.红外收发系统红外线收发器系统的发送和接收两个部分。经过一系列的高频调制信号，将得到的红外光的脉冲转换成电信号发射单片机二进制基带信号发送器，放大，滤波和解调编码脉冲的其他处理之后，成为二进制数字信号输出。其中，调整是通过改变脉冲宽度的脉冲宽度调制（PWM调制）和PP
15、M调制两次改变之间的时间间隔的脉冲串到达实现。2换句话说，红外线通信的核心被传导到一个数字信号的调制解调的二进制，为了有利于通道红外传输（这是用于调制解调器红外线通信接口）。本次发射系统的设计所应用的是PWM脉宽调制。红外收发系统原理图如图1.1所示：图1.1 红外收发系统Fig.1.1 Infrared Transceiver System4.红外通信协议简介在最近几年，基于红外线传输技术的红外通信协议有了很大发展。目前在我们广泛使用的家电遥控器中普遍都应用到了红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式，最大的优点：红外线传输模式是不受无线电干扰，它的使用也不受无线管理会控制。缺点就是，红外线
16、对非透明物体的穿透性较差，导致传输距离受限。红外协议背景：在750nm至1mm的之间的红外波长的电磁波，并且其频率比微波高，比可见光低，人的眼睛是看不到的光。目前，无线电波和微波被广泛应用于长距离无线通信，但是这是由于在短波长红外线，衍射阻隔性较差，因此更适合于需要的应用短距离无线通信的应用程序直接点对点数据传输线。为了使各种设备经由红外线接口进行通信的，协议红外数据（InfraredDataAssociation简称IRDA）发布了统一的硬件和软件的规范，这是标准的红外红数据通信标准。13标准红外数据通信，包括两个基本的协议和应用特定领域的协议。类似TCP-IP协议，它是一种层状结构，堆叠结
17、构形成。红外协议基本结构：其中基本的协议有三个：（1）物理层协议（Physical Layer Link Specification）：制定了红外通信硬件设计上的目标和要求，包括红外的光特性、数据编码、各种波特率下帧的包括格式等。为了实现兼容，硬件平台和硬件接口设计必须符合开发的红外协议规范。（2）建立连接协议（Link Access Protocol:IrLAP）：发展过程中建立基本的连通性，规范描述了建立的基本过程，需要一个可靠的连接。（3）连接管理协议（LinkAccessProtocol:IrLAP）层，所述单元的一个的IrLAP，连接复用多个服务和应用程序规范的基础上发展起来的。同意
18、对IrLMP上层协议属于特定领域的应用程序规范和协议。其他的还有：（1）流传输协议（TingTP）：在传输数据时进行流控制。制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。（2）对象交换协议（IrOBEX）：开发一种数据格式的目标文件和其他数据传输。（3）串行协议层仿真（IrCOMM）：允许使用使用串行通信的串行端口的使用红外通信现有的应用程序。（4）LAN接入协议（IrLAN）：经由局域网唤醒允许笔记本电脑等移动设备，实际的远程控制的红外线遥控等功能。所有的红外协议栈相对大且复杂的嵌入式系统，由于高速微处理器和存储器容量等的限制不能也不应该理解所有的红外协议栈。一个典型的例子是共享协议TinyTAP
19、重组的有关数据。它在嵌入式系统中使用，这大大增加了代码的设计的复杂性，但真实的通信一般红外线不具有数据传输的量多，特别是能考虑将数据存储在单个广播数据分组，以超时和重传机制来确保传输的可靠性。因此，可以简化协议堆栈，根据实际需求，选择的协议和功能，以实现他们的需求。6IRDA标准：包括三个基本的规范和协议：物理层规范，建立连接协议和链路管理协议。物理层规范设定的目标和要求，红外通信硬件设计，Irlam和对IrLMP两个软件层，负责连接创建，管理和维护。在基于对某些特定的应用红外通信和IrLAP还对IrLMP，IRDA还发布了大量的红外协议高水平，如微型TP，IrOBEX，IrCOMM，IrTr
20、an-P和IrBus等。基本原理：红外通信是利用近红外线为950nm红外广播新闻媒体，即通信信道。使用脉冲调制（PPM）方式发送端，将二进制数字信号被调制在一定频率的脉冲序列，并以光脉冲的形式发送的红外发射光碟;接收端将接收的光脉冲中的电信号，再经过放大，滤波等处理电路解调器解调，还原为二进制数字输出信号之后。6总之，红外线通信的本质是二进制数字信号的调制和解调，以接收红外信道进行传输;红外通讯接口是红外通道的调制解调器。1.2.2 NEC协议红外通信之前，通信双方必须先发展根据特定的通信协议要求的功能系统，那么你可以写相关的通信程序。本设计所应用的信协议是NEC红外遥控协议中的一种，其他的大
21、概还有十几种，如Sharp协议、Sony SIRC、ITT协议、RC5、RC6协议等。由于此课题对通信的距离要求不是很高，就选择了遥控器中最常用的NEC协议。NEC协议的数据格式引导码，用户码，用户码，键设置键和键码的反码，数据的旗站结束每一帧。其中，加密数据是总共324个字节NEC协议数据格式如图1.2所示。第一个字节是用户代码，第二个字节可以是用户代码或用户码计数器代码，由制造商所定义的，数据的第三个字节是当前键的键码，而数据的第四字节是关键码反可用于校正数据的代码。NEC协议数据格式如图1.2所示：图1.2 NEC协议数据格式Fig.1.2 NEC protocol data forma
22、t首次发送的是9ms的高电平脉冲，其后是4.5ms的低电平，接下来就是8位地址码（从低有效位开始发），而后是8位地址码的反码（主要是用于校验是否出错）。然后8位命令代码，那么该命令代码是8位代码计数器。以下是一个正常的序列，但可能存在另一种情况当一直按住一个按钮的时候，会隔110ms左右发一次引导码（重复），并不带任何数据，NEC协议数据格式如图1.3所示:图1.3 NEC协议数据格式Fig.1.3 NEC protocol data format换一句话说，发送命令代码将不再发送命令代码后，但每次110毫秒，发送一些代码复制。NEC协议重复码格式如图1.4所示：图1.4 NEC协议重复码格式
23、Fig.1.4 NEC protocol duplicate code format重复码由9ms高电平和2.25ms的低电平以及560us的高电平组成。NEC公司的协议时，UART数据表示为直观，但是数据本身的每个位象必须被编码，然后调制载波。引导码：9ms的载波+4.5ms的空闲。比特值“0”：560us的载波+560us的空闲。比特值“1”：560us的载波+1.68ms的空闲。其逻辑1与逻辑0的表示如图1.5所示：图1.5 逻辑“0”和逻辑“1”Fig.1.5 Logical ”0” and Logical ”1”逻辑1为2.25ms，脉冲时间560us；逻辑0为1.12ms，脉冲时间
24、560us。所以我们根据脉冲时间长短来解码。推荐载波占空比为1/3至1/4。需要注意的是：1838红外一体接收头为了提高接受灵敏度。输入高电平，其输出的是相反的低电平。1.3 红外技术的国内外现状与发展趋势1.3.1国外发展水平红外通信由来已久,自从进入90年代,这一通信技术又得到了更新的发展,从而应用范围更加广泛。目前，约120比供应商更支持标准红外通讯。其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows95的产品。大型开发企业，如微软，苹果，东芝和惠普公司，已经采用高速红外数据通信的PC电脑，笔记本电脑，打印机和手持式个人助理之间展开数字（PDA）设备。此外，市场的连通性和愿望红外通
25、信采用的是大多数新的笔记本电脑，并成为一个更具成本效益和易于使用的无线通信技术。导频红外技术是红外检测器的发展。自1800年以来英国天文学家FW赫歇尔发现红外辐射，到目前为止，红外技术的发展经历了近两个世纪。当时，红外辐射和红外组件，组件的开发研究仍然是真正的现代红外技术的出现后，直到1940年相对较慢。1940年，科学家们主要是利用热红外探测器和红外辐射，红外和相同的物理性能的明显证据，受同样的法律特征的认识。在20世纪初，科学家通过测量吸收和无机物质，发射和反射光谱表现出的红外技术在材料分析的价值有很多的有机物。31940年，光伏红外探测器，红外探测器，以硫化铅探测器，如出色工作的代表，结
26、构牢固的到来。1950年，半导体物理学的迅速发展，光伏红外探测器获得了新的动力。到60年初期，红外技术在军、民两用方面的应用都更加的广泛。而60年代激光的出现也极大地激发了大量的各个领域的市场需求，强力地推动了红外技术向更先进的方向发展。在现代战争中，战场上得到的是非常重要的持有主动权的战争战斗机的信息，而红外技术仅仅是获得对战场信息的关键技术之一，所以许多国家都投入了大量的人力和物力来研究红外技术，并广泛应用于军事领域。成为军事目标的侦察，监视，早期的重要工具警告和跟踪。所有的军事目标，如远洋船舶，地面操作及各类设备，航空，飞机，导弹，分布热量，发射出大量的红外辐射。采用红外技术和设备，我们
27、可以空气和这些目标的空间发现，监控和跟踪。配备了自上世纪70年代红外探测器的导弹预警卫星，世界上监视导弹发射，在1991年提供报警指挥和国家有关部门和军队，在海湾战争中，美国的导弹预警卫星伊拉克享有全景所有发射导弹，那么相关的和及时的信息对美国军事力量的“爱国者”导弹，以便将“飞毛腿”的“爱国者”导弹随机的伊朗一侧。1.3.2国内发展水平近年来随着计算机在社会领域的渗透，大多数传统的遥控器采用了无线遥控技术，但随着科技的进步，红外遥控技术的成熟，红外通信和远程控制已经成为一种广泛使用的工具。电视机，录像机，录音机后，音响设备，空气干燥，玩具车等小家电也有红外遥控器。工业设备，高压，辐射，有毒气
28、体，灰尘和环境，其他控制红外遥控不仅完全可靠，并且可以有效地隔离的电干扰。由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收范围窄，安全性较高。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。15在当今市场上的红外线遥控设备一般使用一个专用的遥控器的编码和解码集成电路，由于其低的弹性，具有有限的应用量。由于红外技术具有很高的价值军民，近年来，国内外厂商纷纷加大投资和研发力度的关键零部件和产品系统的产业化进程。在现代军事领域方面：红外技术能更充分地满足军事应用，可用于军事目标，报警，预警和跟踪多，短距离监控的需求;红外成像的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐
29、身武器系统；光电对抗等。在以美国为首发达国家的军队中，早已将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。近几年来，中国的红外产品市场发展很快，但由于核心器件（如非致冷探测器）依靠进口，价格、质量和维护等因素严重地制约了国内红外产业的发展和市场的广泛推广，还无法在国际市场中建立竞争优势，所以红外技术也是今我国国内竞相发展的重点技术之一。红外产业发展的国家不久，浙江大理，昆明北方红外德高武汉，形成符合现代企业制度的新公司广州SAT领先的数字，而这些公司有的已经成功上市，只需要输入国内产品红外线不同的市场应用，并已出口国外，市场走势势必红外技术的发展，中
30、国同行业中起到积极的推动作用，同时也将带来红外产品市场上的广泛应用。红外技术最早的应用仅限于军事领域，随着冷战的结束，红外技术具有巨大的民用领域深入。随着世界经济的快速发展，不断下降的红外线技术和产品快速发展的成本，发展空间将更为广阔的民用领域。1.4 论文技术路线本次研究课题的研究过程主要分为以下三个方面。首先是完成对温度信号和电压信号的采集。信号最低气温选用高精度模拟输出温度传感器和高精度的串行输出温度传感器DS18B20温度检测明白。电压信号的采集选用ADC0832,将两者的信号通过单片机的A/D转换功能，将低精度的温度传感器测量的模拟量转换为电信号，将数据读入至单片机。然后是设计红外发
31、射模块，将采集到的电压信号和温度信号通过红外发射二极管发射出去。最后实现整个系统的仿真功能，将这两种信号发射出去，然后能在接收电路中的显示器上显示电压数字和温度。1.5 论文结构安排第一章 绪论，介绍了研究背景和目的及国内外发展状况。第二章罗列了本次课题所涉及到的各类硬件芯片及其使用方法。第三章描述了系统电路的工作原理，各版块之间的编程，以及发射模块的调制解调过程，第四章介绍了整个红外通信发射系统的仿真实现，包括所使用软件的介绍、如何搭建基于PROTUES的仿真电路以及仿真的结果展示。以及说说明红外红外通信发射系统软件的实现，展示了各模块的电路图以及程序。第二章系统硬件简介2.1 单片机AT8
32、9C52AT89C52是一个低电压，高性能8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256位的随机存取数据存储器，该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flas
33、h存储器可有效地降低开发成本.8引脚图如图2.1所示：图2.1 AT89C52引脚图Fig.2.1 AT89C52 pinAT89C52有256字节的内部RAM，80H-FFH高128字节特殊功能寄存器（SFR）地址重叠，这是高128字节的RAM和特殊功能寄存器是相同的地址，但它们是物理上独立的。当一个指令访问高于7FH单元的内部地址，应对本指南中使用的模式不同的是，该决定是给进入高128字节的RAM或访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式相比，使用特殊功能寄存器。AT89C52内部框图如图2.2所示：图2.2 AT89C52内部框图Fig.2.2 AT89C52 internal blo
34、ck diagram2.2 AD电压采集ADC08322.2.1 ADC0832简介ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。因为它的体积小，和其他软件，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。ADC芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。ADC0832芯片接口说明如表2.1所示：表2.1 ADC0832芯片接口说明Tab 2.1 ADC083
35、2 chip interface description名称注释CS_片选使能，低电平芯片使能CH1模拟输入通道0，或作为IN+/-使用CH0模拟输入通道1，或作为IN+/-使用GND芯片参考0 电位（地）DI数据信号输入，选择通道控制DO数据信号输出，转换数据输出CLK 芯片时钟输入Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0-5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果用作从内的输入和接受输入，但张力的值是在一定范围的头脑中，提高转换宽度。但值得注意的是，数据的结果，同时执行IN+和IN输入电压大于如果IN- IN+电压始终转换为
36、00h。如下图2.3所示:图2.3 ADC0832引脚图Fig 2.3 ADC0832 pin drawing2.2.2 采集AD电压原理CS作为选通信号，在时序图2.4中可以看到，从CS置为低电平开始，一直到置为高电平结束。CLK提供时钟信号。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号
37、。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据（SGL、Odd）用于选择通道功能，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。在完成输入启动位、通道选择之后，到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉
38、DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATA0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，此时就可以开始读出数据，转换得到的数据会被送出二次，一次高位在前传送，一次低位在前传送，连续送出。1在程序读取二个数据后，我们可以加上检验来看看数据是否被正确读取。图2.4 ADC0832时序图Fig 2.4 ADC0832 sequence diagram2.3 DS18B20温度传感器2.3.1 DS18B20简介在次
39、设计中所使用的温度传感器是DS18B20，它能够测量的温度范围为-55至+ 125。DS18B20实物如图2.5所示：图2.5 DS18B20温度传感器Fig.2.5 DS18B20 temperature sensorDS18B20温度传感器内部电路图如图2.6所示：图2.6 DS18B20内部电路图Fig.2.6 DS18B20 Internal chartDS18B20与单片机连接时可以添加上拉电阻保证电平的稳定。DS18B20引脚连接如图2.7所示：图2.7 引脚连接电路图Fig.2.7 The hardware connection circuit diagramDS18B20温度传
40、感器只有三个引脚，分别用来给芯片供电和输出温度数据。DS18B20既不是输出模拟量电压信号的温度传感器，也不同于通过标准串口协议输出数字信号的芯片，而是通过独有的读写时序进行数据传输。当单片机对DS18B20进行读写操作时，指令码不是按字节地传输，而是按位进行传输。这样，所有的I/O端口均可以用来读取DS18B20的温度值，只是需要调用专门的读写程序即可，不必占用单片机通用的串行通讯口，有效地利用了单片机资源。DS18B20封装如图2.8所示：图2.8 DS18B20引脚封装图Fig.2.8 DS18B20 pin package diagram正因为DS18B20温度传感器有着自身的独特优点
41、，其在众多领域都有着普遍的应用，尤其是与单片机结合，构成轻巧便利、价格低廉的温度检测系统。 本设计中使用的DS18B20温度传感器是3引脚PR35封装，DS18B20内部原理如图2.9所示：图2.9 DS18B20内部原理图Fig.2.9 Inside of the DS18B20 principle diagramDS18B20进行温度数据传输时需要遵循特殊的读写时序，其内部存储器暂存包括一个高速暂存RAM和一个非易失性电可擦除的EEPROM，后者存放高温和低温触发器TH，TL和结构寄存器。然而前者包含9个连续字节。前两个字节的信息测量的温度，字节0的内容为温度低8位，字节1为温度的高8位，
42、字节2为TH（温度报警限值），字节3为TL（温度报警限值），字节4是寄存器的配置，从而可以用来确定出它的输出分辨率9到12位。存放温度的低8位和高8位示意图如图2.10所示：第5、6、7个字节是预留寄存器，用于内部计算。字节8是冗余检验字节，校验前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。图2.10 存放温度的低8位和高8位示意图Fig 2.10storage temperature of low high eight and eight diagrams配置寄存器及精度的设置如图2.11所示：图2.11 配置寄存器及精度的设置Fig.2.11 Accuracy and configura
43、tion register Settings2.3.2 DS18B20的操作DS18B20初始化，复位操作：首先，我们必须恢复DS18B20芯片由控制器（MCU），以低电平信号至少480us的DS18B20单总线复位。当这个复位信号传给DS18B20之后，它就会在1560uS后给其回发一个芯片的存在脉冲。DS18B20的复位时序图如图2.12所示：图2.12 DS18B20的复位时序图Fig.2.12 DS18B20 reset sequence diagramDS18B20的写指令操作：写时间隙分为写”0”和写”1”，在写数据时间隙的前15uS总线需要是被控制器拉置低电平，而后则将是芯片对总
44、线数据的采样时间，采样时间在 1560uS，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写”1”，如果控制器将总线拉低则表示写”0”。每一位的发送都应该有一个至少15uS 的低电平起始位，随后的数据”0”或”1”应该在45uS内完成。整个位的发送时间应该保持在60120uS，否则不能保证通信的正常。时序如图2.13所示：图2.13 DS18B20的写指令时序图Fig.2.13 DS18B20 writing instruction sequence diagramDS18B20阅读手册：采样时间间隔控制应该是更准确的读数时，工作产生至少为1us必须首先具备低识字率差距表明开始阅读的时间。那么DS18B
45、20将发送15US位内部数据总线被释放后，再控制高说，如果你发现公交写着“1”，如果该行是低，所说的数据读取“0“。每个读数由控制器加上一个信号来启动之前。注：如图所示，数据位可以读，以确保在阅读的间隙内的正常通信开始15US2.3.7。当通信是8，“0”或“1”作为一个字节读出或写入时，从一个更高的水平，即A7至A0启动。DS18B20的读指令时序图如图2.14所示：图2.14 DS18B20的读指令时序图Fig 2.14 DS18B20 read instruction sequence diagramDS18B20温度转换算法和分析，由于DS18B20转换代码不是实际温度，因此，计算的转
46、换。温度高字节（MS字节）高5是用来保存的正负温度（标记为S，位11位15），高字节（MS字节）和低 - 低3个字节来存储的温度值（位0位10 ）。低字节（字节LS）低温保留小数点后四位（位03位）。还表示，该系统的温度精确到0.1度。2.4 红外发射管2.4.1红外发射管简介红外线发射控制是由一个红外发光二极管光发射的，具有高效率的红外辐射的材料制成（砷化镓常用）的PN结，该PN结正向偏置电流注入挑逗红外灯，830950纳米的光谱能量分布的中心波长。LED是英文Light Emitting Diode的简称，表现是正温度系数，电流越大温度越高，温度越高电流越大，LED红外灯的功率和电流大小有
47、关，但正向电流超过最大额定值时，红外灯发射功率反而下降。红外线发射控制（红外线灯）可以在红外摄像机，红外音频输出，例如提及的产品中使用，其尺寸通常为决定哪个芯片电力传输范围，但效果红外摄像机的角度监控和红外光，有多少套灯，汽车板，镜头等等。红外摄像头设计在更大的角度红外发射管的短距离，也与拍摄角度合作;20米上述类型台湾必须超过的12mil芯片，日本也是OK。随着市场竞争的凌乱，照射距离和视觉生产者的概念之间的实际距离标榜不清楚，较小的制造商红外摄像机，以降低生产成本，使用了大量的内部10MIL，台湾，芯片8英里的，甚至是休闲型晶圆封装（包括包装厂IR发射不良品管）做出了积极的光红外摄像机采集。2.4.2发射电路构造及原理红外无线通信原理概述红外无线通信是目前使用最广泛的一种无线手段。因为红外线通信发射和接收装置，具有体积小，功耗低，功能强大，成本低，并因此被施加到我们的生活。红外线的无线通信系统由两部分组成，包括发射器和接收器，就可以使用一个专用的编解码芯片，以控制操作中，也可以使用软件解码器，该系统采用了无线编解码软件。红外发射器及其编码红外发射原理框图：由振荡器生成的载波的指令
