紅外線光發(fā)射機的設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)論文

1、<p>　　紅外線光發(fā)射機的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　紅外技術(shù)在科學領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展使用到了各行各業(yè)。隨著多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展,多媒體娛樂、信息高速公路等不斷對信息數(shù)據(jù)的存儲和傳輸提出了更高的要求。應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，現(xiàn)在社會對即時傳輸也就有了更高的要求。本設(shè)計利用射機將接入的音頻信號通過紅外光發(fā)射機產(chǎn)生微

2、弱的電信號，再通過放大器進行放大驅(qū)動發(fā)射端工作，最終變?yōu)榧t外光信號傳輸給紅外接收機除此外，本次設(shè)計針對紅外發(fā)射要求頻率高這一特點做出相應(yīng)的改良，在發(fā)射端電路中運用三級放大，對初始化的電流信號進行放大，以便于其驅(qū)動發(fā)射端的兩個發(fā)射頭工作。該課題主要目的就是設(shè)計一個紅外光發(fā)射機，能鍛煉制板和焊接等基本技能。紅外技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品種類繁多，主要有紅外傳感器、紅外通信、紅外熱像、紅外光譜儀等。本設(shè)計主要運用紅外通信技術(shù)來完成本次設(shè)計。紅外光發(fā)射機的通

3、信系統(tǒng)設(shè)計相對比較簡單，它主要就是對信號經(jīng)過三級放大來傳輸給接收端，其最大的優(yōu)點就是進行無線傳輸。</p><p>　　關(guān)鍵詞：紅外技術(shù)，光發(fā)射機，EDA仿真技術(shù)。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 選題背景及目的</p><p>　　紅外發(fā)射機是實現(xiàn)紅外通信的關(guān)鍵器件，紅外光

4、發(fā)射機的設(shè)計可以對光發(fā)射機的組成部分、采用的元器件和應(yīng)用到的科技技術(shù)深入理解，進而為實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。紅外線屬于一種電磁射線，他的特性就等同于無線電或X射線。1672年，牛頓使用了可以分光切帶有棱角的鏡子吧太陽光分解成為7種顏色的單色。1800年，在英國物理學家F.W.郝胥爾從熱的觀點來研究各種光色的時候，偶爾發(fā)現(xiàn)在光帶紅光外的一個溫度計比其他光的顏色的溫度都要高，這個高溫區(qū)總是衛(wèi)浴光帶的最邊緣處紅光外邊。經(jīng)過反復(fù)實驗，于是他宣布：因為

5、總是位于紅光的外側(cè)，所以叫紅外線，又稱紅外光輻射。這種紅外線具有熱效應(yīng)：生物體中的偶極子和自由電荷在電磁場的作用下，就按照電磁場的方向排列的趨勢，在這個排列的過程中，引發(fā)了分子和院子沒有規(guī)則的運動，就加劇而產(chǎn)生了熱。當紅外輻射到達一定額度的時候，超過了這個生物體的散熱能力，它就會使被照射的物體局部溫度升高，這就是紅外線的熱效應(yīng)。紅外線的最大特點就是普遍存在于大自然之中。紅外線色彩是多彩多姿的，紅外線的最長波長是最短波長的10倍【4】。紅

6、外線在短距離、室內(nèi)應(yīng)用中有著非常大的優(yōu)勢。紅外通信成本低速度快，而且?guī)拵缀醪?lt;/p><p>　　紅外技術(shù)在科學領(lǐng)域已經(jīng)得到了充分的認可發(fā)展使用到了各行各業(yè)，在紅外成像、紅外傳感和紅外通信等軍用和民用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，具有體積小、損耗低、功能強、準確率高、速度快等優(yōu)點。紅外通信技術(shù)發(fā)展的早期，存在有幾種不同的通信標準，不同標準之間的通信設(shè)備并不能進行紅外通信，為了統(tǒng)一紅外通信標準，于1993年，一些廠商成立了紅

7、外線數(shù)據(jù)協(xié)會（IrDA，infrared data association）。IrDA是目前紅外無線通信的工業(yè)標準，你可以使用它與打印機、傳真機、modem、其它計算機進行通信[1]。</p><p>　　紅外技術(shù)最先是被使用于紅外探測器，它是紅外技術(shù)的先導(dǎo)。1800年，F(xiàn)·W·赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時使用的是水銀溫度計，這是最原始的熱敏型紅外探測器。1830年以后，相繼研制出溫差電偶的熱敏探測器

8、、測輻射熱計等。在1940年以前，研制成的紅外探測器主要是熱敏型探測器[2]。19世紀，科學家們用熱敏型紅外探測器，認識了紅外輻射的特性及其規(guī)律，證明了紅外線與可見光具有相同的物理性質(zhì)，遵守相同的規(guī)律。它們都是電磁波之一，具有波動性，其傳播速度都是光速、波長是它們的特征參數(shù)并可以測量。20世紀初，測量了大量的有機物質(zhì)和無機物質(zhì)的吸收、發(fā)射和反射光譜，證明了紅外技術(shù)在物質(zhì)分析中的價值[3]。30年代，首次出現(xiàn)紅外光譜帶，以后，它發(fā)展成在物

9、質(zhì)分析中不可缺少的儀器。 40年代初，光電型紅外探測器問世，以硫化鉛紅外探測器為代表的這類探測器，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。50年代，半導(dǎo)體物理學的迅速發(fā)展，使光電型紅外探測器得到新的推動。到60年初期，對于1～3、3～5和8～13微米三個重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測器。在同一時期內(nèi)，固體物理、光學、電子學、精密機械和微型致冷器等方面的發(fā)展，使紅外技術(shù)在軍、民兩</p><p>　　在紅外技術(shù)的發(fā)展中，60

10、年代激光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù)，使雷達和通信都可以在紅外波段實現(xiàn)，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量[4]。在此之前，紅外技術(shù)僅僅能探測非相干紅外輻射，外差接收技術(shù)用于紅外探測，使探測性能比功率探測高好幾個數(shù)量級。另外，由于這類應(yīng)用的需要，促使出現(xiàn)新的探測器件和新的輻射傳輸方式，推動紅外技術(shù)向更先進的方向發(fā)展。</p><p>

11、　　紅外線光發(fā)射機的設(shè)計與實現(xiàn)設(shè)計相對簡單，它可以提升我們自身的動手能力和鞏固知識。該系統(tǒng)要求技術(shù)指標相對簡單并且具備紅外通信的所涉及的主要技術(shù)，因此該系統(tǒng)設(shè)計具有可行性。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況</p><p>　　紅外光通信已經(jīng)漸漸的替代了傳統(tǒng)線纜通信，被用來進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸，因為紅外光通信技術(shù)具有短距離、小角度、傳輸速率高等特點紅外線是現(xiàn)在在世界范圍都是被大

12、家普遍運用的一種無線連接的技術(shù)，由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射共能比較差，所以紅外線傳輸技術(shù)更適合應(yīng)用在短距離無線通信的情況。紅外線通信技術(shù)通過數(shù)據(jù)電脈沖的方式和紅外光脈沖之間的方式相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)，主要采用了點對點的的運行模式。功能較為單一，擴展性差。但是由于成本低，營運方便，已被全世界大多數(shù)的軟件和硬件的生產(chǎn)公司支持和采用。目前，紅外技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，在美、英、法、德、日、以色列等發(fā)達國家的軍隊中，紅外熱像儀

13、已配置在陸、空、海軍等各個軍種中，例如海灣戰(zhàn)爭中平均每個美國士兵配備1.7具紅外熱像儀[5]。與發(fā)達國家相比，目前我國軍隊中紅外熱像儀的應(yīng)用相對較少，其市場需求量相當巨大。當然紅外技術(shù)也在遙感、交通、醫(yī)學、石化、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力、安全監(jiān)控與防范和科學研究等民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，根據(jù)美國Maxtech International 發(fā)布的紅外市場報告，2006年全球民用紅外熱像儀的銷售額為16.3億美元[6]。近</p><

14、p>　　1.3 課題研究思路及方法簡介</p><p>　　紅外通信其實顧名思義它就是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點之間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計是光通信系統(tǒng)的一個重要分支，紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計思路和目前世界上所采用的骨干通信網(wǎng)的光纖通信系統(tǒng)有相同之處，唯一比較重要的差別就是它們二者所采用的傳輸媒質(zhì)不同，一個是大氣，一個則是光纖。在短距離傳輸?shù)臈l件下，紅外通信

15、屬于無線通信，避免了連線和接口等不必要的設(shè)施，所以比較方便。語音和音樂等所產(chǎn)生的電信號，一般不直接進行遠距離傳輸，而是經(jīng)過放大后對發(fā)射機的高頻震蕩進行調(diào)制，然后將此攜帶有低頻信號的高頻已調(diào)制信號，通過大氣傳輸出去。這次的設(shè)計采用了紅外技術(shù)從而最終實現(xiàn)紅外音頻通信。具體研究方法如下：首先要在紅外發(fā)射機直接引入音頻信號，在發(fā)射端產(chǎn)生微弱電流信號，經(jīng)發(fā)射電路放大，驅(qū)動紅外發(fā)射頭工作，紅外發(fā)射頭將放大后的電流信號轉(zhuǎn)化為紅外光信號，通過空氣傳播，

16、接收端此時的紅外接收頭收到紅外光信號，并轉(zhuǎn)化為微弱電流信號，經(jīng)接收電路進行音頻放大后，最終還原為音頻信號，經(jīng)喇叭傳輸，在接收端可以清晰聽到聲音。</p><p><b>　　2 紅外技術(shù)簡介</b></p><p>　　2.1 紅外線的發(fā)現(xiàn)</p><p>　　紅外通信技術(shù)，顧名思義就是利用紅外線進行通信傳輸技術(shù)。所以，要了解它還得從紅外線

17、講起。人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，如圖1所示。由圖可見，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在0.75微米（μm）至1毫米之間，在光譜上位于紅色光外側(cè)。紅外線具有很強的熱效應(yīng)，易于被物體吸收，通常被作為熱源。另外，它的透過云霧能力比可見光強，在通訊、探測、醫(yī)療、軍事等方面有廣泛的用途，俗稱紅外光[8]。公元1666年，牛頓發(fā)現(xiàn)光譜并測量出390

18、0?！?600埃（400nm～700nm）是可見光的波長。1800年4月24日，英國倫敦皇家學會（ROYAL SOCIETY）的威廉·赫歇爾發(fā)表太陽光在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸光譜，具有熱效應(yīng)。他所使用的方法很簡單，用一支溫度計測量經(jīng)過棱鏡分光后的各色光線溫度，由紫到紅，發(fā)現(xiàn)溫度逐漸增加，可是當溫度計放到紅光以外的部份，溫度仍持續(xù)上升，因而斷定有紅外線的存在。</p><p>　　2.2

19、 紅外線的劃分</p><p>　　紅外線按其波長不同可劃分為三種，即：近紅外線、中紅外線和遠紅外線。其劃分的范圍大致如下：近紅外線，波長為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠紅外線，波長為(25-40)～l000μm 之間。而在我們的周邊，紅外線無處不在，除非絕對零度（-273.15℃），因為所有高于絕對零度的任何物體都可以產(chǎn)生紅外線。其中，波長為

20、 8-14μm的遠紅外線是生物生存必不可少的因素。而這段遠紅外線也有一個單獨的名字，叫“生命光波[9]。</p><p>　　2.3 紅外線和紅外通信的的特點</p><p>　　紅外線的特點是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會影響周邊環(huán)境。電路調(diào)試簡單，若對發(fā)射信號進行編碼，可實現(xiàn)多路紅外遙控功能。利用紅外線進行通信具有以下特點:</p><p>　?、?紅外線是

21、人體肉眼不可見的光線，保密性強，選用它作為信息載體，裝置工作時不存在視覺污染，對人體沒有傷害。</p><p>　　② 傳播范圍不受限制，不存在頻率干擾問題，與無線電波方式相比，不必就頻率資源向有關(guān)部門進行申請和登記，易于實施。</p><p>　?、?具有良好的指向性，當傳送設(shè)備和紅外接收端口排成直線，角度不超過15度得時候，紅外裝置運行效果最好。</p><p&

22、gt;　?、?由于紅外線波長較長所以其穿透能力較弱，不能穿過人體和和物體，在進行傳輸時不能阻斷光路。</p><p>　?、?目前產(chǎn)生和接受紅外線的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，元器件體積小，成本低。</p><p>　?、?紅外線由于其傳輸介質(zhì)是大氣，所以其再傳播時的衰減系數(shù)較小，可以保證信號的有效傳送。</p><p>　?、?紅外通信系統(tǒng)有著制作簡單，易于產(chǎn)生和調(diào)

23、制的優(yōu)勢。</p><p>　　紅外線的以上特點決定了它適用于教室、會議室等場所。同時紅外線傳播主要采取的是直線傳播，所以有物體位于發(fā)射端和接收端之間時，傳輸就會受到影響。當然，它可以通過墻壁反射來進行傳輸，但是對于音頻通信來說，這種方式會有一定的延遲，而導(dǎo)致聲音效果不佳[10]。</p><p>　　3 EDA圖像仿真</p><p>　　EDA是電子設(shè)計自動化

24、（Electronic Design Automation）的縮寫。EDA技術(shù)其實都是用電腦為工具，使用者用電腦來做電路仿真用的。用硬件描述語言HDL（Hardware Description Language）完成設(shè)計文件，然后由電腦自己自主的完成點子電路的邏輯編譯、邏輯簡化、邏輯分割、邏輯綜合（布局以及布線），以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，一直到實現(xiàn)既定的電子路線系統(tǒng)功能?！?】使用EDA可以進行的范圍非常的廣闊。在通信、機械、電子、醫(yī)學

25、、軍事等各個領(lǐng)域，都有EDA的使用空間?，F(xiàn)在EDA這項技術(shù)已經(jīng)在各種大型公司，科研教學部門廣泛的在使用。</p><p>　　3.1 EDA技術(shù)實現(xiàn)目標</p><p>　　一般情況的時候，使用EDA技術(shù)是進行電子系統(tǒng)設(shè)計的最后目標，都是用來完成專用電路集成ASIC（Application Specific Integrated Circuit）的設(shè)計與實現(xiàn)，ASIC將是最終的物理平臺，采

26、集容納了使用者通過EDA技術(shù)將電子應(yīng)用系統(tǒng)中的既定功能還有技術(shù)基表具體實現(xiàn)的一個硬件的實體。</p><p>　　3.2 硬件的描述語言VHDL</p><p>　　硬件的寫入語言HDL是EDA技術(shù)非常重要的組成部分，常見的就有一下這幾種：VHDL、Verilong HDL、System C。其中VHDL、Verilog在現(xiàn)在EDA常用的電子電路制圖設(shè)計中，使用的最多[8]。VHDL的英文

27、全稱是VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit)Hardware Description Language,于1983年由美國國防部(DOD)發(fā)起創(chuàng)建。從此，VHDL成為硬件描述語言界的標準之一。</p><p>　　3.3基于VHDL的自上到下設(shè)計的方法</p><p>　　應(yīng)用VHDL進行自上而下的設(shè)計，就是說在使用VHDL創(chuàng)建模型在全部的綜合級

28、別上對設(shè)計圖上硬件的設(shè)計進行說明、建模還有仿真測試。正因為這樣，在設(shè)計的時候，要根據(jù)EDA仿真出來的結(jié)果不斷地進行設(shè)計修改、優(yōu)化和不斷升級，可以非常及時的對模型進行修改，更正在設(shè)計中所犯下的錯誤，提高設(shè)計目標的工作速率，是其展現(xiàn)的能力最大化。在這一系列過程中，用自上而下的方法設(shè)計，使他以后每一步的設(shè)計都是基于上一步的設(shè)計來進行。即時發(fā)現(xiàn)在這幾種有問題或是需要修改，也不影響整體的設(shè)計成果。自上而下的設(shè)計包括以下的幾個階段：</p&g

29、t;<p>　　圖1VHDL的自上到下設(shè)計的方法</p><p>　　將電路系統(tǒng)以一定的表達方式輸入計算機，是在EDA軟件平臺上對FPGA/CPLD開發(fā)的最初步驟。一般情況下，在使用EDA軟件工具的設(shè)計輸入的時候大概可以分為兩種種類：1.圖形輸入2.HDL文本輸入。</p><p>　　自頂向下的設(shè)計流程按照以下步驟進行：（1）提出設(shè)計說明書，（2）建立VHDL模型（3）VH

30、DL行為仿真（4）VHDL-RTL級建模（5）前端功能仿真（6）邏輯綜合（7）測試向量生成（8）功能仿真（9）綜合結(jié)構(gòu)（10）門及時序仿真（11）軟件測試。</p><p>　　4紅外光發(fā)射機系統(tǒng)整體設(shè)計</p><p>　　4.1 系統(tǒng)設(shè)計框架及思路</p><p>　　紅外光發(fā)射機屬于一種無線光通信電路。目前，這種通信方式主要應(yīng)用于室內(nèi)，如構(gòu)成無繩電話及無繩耳

31、機系統(tǒng)等。紅外線的傳輸距離雖然不遠，但應(yīng)用于辦公室和家庭已綽綽有余。由于可免去布線的麻煩，故它具有有線光通信無法比擬的優(yōu)點。</p><p>　　本設(shè)計為紅外光發(fā)射器，即：通過紅外線傳送音頻信號，它具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制作、無干擾、低噪聲等優(yōu)點。本方案設(shè)計框圖如下：</p><p>　　圖2紅外光發(fā)射器框圖</p><p>　　該系統(tǒng)發(fā)射端和接收端均接入5V穩(wěn)壓電源，

32、音頻信號經(jīng)過發(fā)射電路時產(chǎn)生電流很微弱，所以發(fā)射端采用三級放大電路，但是過大的發(fā)射功率會燒壞其中部分器件。因此，我們在電路中加入可調(diào)電阻，以便控制發(fā)射功率。</p><p><b>　　4.2 電路原理</b></p><p>　　該電路設(shè)計是根據(jù)光纖通信中光發(fā)射機原理而制定，不同的就是光纖通信系統(tǒng)是通過“光纖”為介質(zhì)而進行傳輸?shù)?，而本系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)則為“大氣”，不受

33、無線電波的干擾，但室內(nèi)光線也會對它有一定的影響。</p><p>　　紅外光發(fā)射機發(fā)射系統(tǒng)，如圖3所示。</p><p>　　圖3 紅外光發(fā)射機原理圖</p><p>　　圖3為紅外光發(fā)射電路，我們將外界的音頻信號通過迷你話筒直接傳入發(fā)射電路，此時發(fā)射電路將其轉(zhuǎn)化為微弱電流信號，經(jīng)過三級管BC547、9012和運算放大器LM386放大后驅(qū)動紅外發(fā)射管工作。由于紅外發(fā)

34、射管的發(fā)射強度和電流成正比，所以發(fā)射頭VD1和VD2所發(fā)出的紅外光便受到音頻信號的調(diào)制（直接調(diào)制）。由于本系統(tǒng)為音頻通信系統(tǒng)，所以必然存在失真的問題，所以在發(fā)射端電路中應(yīng)加入偏置電阻和濾波電容，以便調(diào)節(jié)它的發(fā)射功率同時抑制失真。該系統(tǒng)設(shè)計的實物如圖4所示：</p><p>　　圖4 紅外音頻通信系統(tǒng)實物參照圖</p><p>　　4.3 主要元器件</p><p>

35、;　　4.3.1 發(fā)射端所用元器件及其參數(shù)</p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計中發(fā)射端主要用到以下元器件，如表1所示：</p><p>　　表1 發(fā)射系統(tǒng)所需元器件列表</p><p>　　4.4 LM386功能簡介</p><p>　　LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。它是一種音頻集成功放，

36、具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真度低等很多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中[11]。其電源電壓4—12V（本設(shè)計采用5V電源），音頻功率0.5W，所以本設(shè)計中喇叭也采用0.5W的，以便使其正常工作。LM386是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mV，當電源電壓為12V時，在8歐姆的負載情況下，可提供幾百mW的功率，它的典型輸入阻抗為50K。同時其電壓增益

37、也是可調(diào)的，通過引腳之間加入電阻和旁路電容可使其電壓增益在20—200之間隨意調(diào)節(jié)，但是為了減少其外圍元件，LM386內(nèi)置電壓增益為20。 在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。下面我們以圖片形式介紹LM386的一些典型應(yīng)用電路：</p><p>　　圖6放大增益=20電路</p><p>　　圖7 放大增益=200電路</p>

38、<p>　　圖8低頻提升放大電路</p><p>　　LM386引腳如圖10所示，它具有8個引腳，其中引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。</p><p>　　圖9 LM386引腳圖</p><p>　　LM386與通用型集成運算放大電路

39、一樣，它也是一個由差分放大電路、共射放大電路和OTL放大電路構(gòu)成的三級放大電路。其內(nèi)部電路如圖11所示：</p><p>　　圖10 LM386內(nèi)部原理圖</p><p>　　第一級：差分放大電路。該電路中由T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出

40、差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。</p><p>　　第二級：共射放大電路。該電路由T7作為放大管，恒流源作為有源負載，以增大放大倍數(shù)。</p><p>　　第三級： OTL(Output transformerless )放大電路（無輸出變壓器功率放大電路）。該電路中由T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成

41、準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。其中引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益[12]。</p><p>　　4.5 電路工作原理</p><

42、;p>　　圖11 紅外音頻發(fā)射系統(tǒng)原理圖</p><p>　　這次設(shè)計中紅外音頻發(fā)射系統(tǒng)如圖12所示，音頻信號經(jīng)過話筒引入發(fā)射端，經(jīng)該系統(tǒng)中0.1uF電容耦合至三極管BC547進行一級放大，被放大的電壓信號流經(jīng)運放LM386，因為LM238本身帶有功率放大作用所以我們可以通過該電路中的10K滑動變阻器對其放大倍數(shù)進行調(diào)節(jié)，以避免電流過大損壞電路，電壓信號經(jīng)運放后再通過隔直電容（33uF）流經(jīng)三極管9012，

43、經(jīng)耦合電容隔直后會在9012三極管的基級加上一組和音頻信號相同變化規(guī)律的電流，再由9012的放大作用以驅(qū)動兩個紅外發(fā)射管VD1和VD2工作，而VD1和VD2的發(fā)光強度受到音頻信號強弱的直接調(diào)制，所以此時音頻信號會對其進行大小同步調(diào)制并轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號發(fā)射出去。該電路中，為了提高兩個紅外發(fā)射管的發(fā)射功率，我們選擇將發(fā)射管VD1和VD2并聯(lián)，同時為了避免電流過大，應(yīng)該在發(fā)射端加入一個降流電阻。</p><p>　　4.

44、6 系統(tǒng)調(diào)試及調(diào)試結(jié)果</p><p>　　將發(fā)射系統(tǒng)和接受系統(tǒng)接入5V直流電源，確定其正常通電的情況下，在該系統(tǒng)發(fā)射端的話筒處引入MP3聲源，將接收端放于離發(fā)射端6米范圍內(nèi)，并將發(fā)射管對準接收管偏差不大于60度的情況下，均可清晰聽到聲音。經(jīng)測試該系統(tǒng)在5V工作電壓下，傳輸距離不大于6米的情況下測試成功。 </p><p>　　5 設(shè)計過程中遇到的故障及問題分析</p>

45、<p>　　本次設(shè)計過程中，在焊接萬用板時，由于電路較為復(fù)雜，為了使其變得美觀，我省去了后面的連接短線，而是用焊錫焊接成為流線型的，使得萬用板看起來不是很亂，但是在這個過程中，我常常出現(xiàn)連焊的情況，如圖14所示，一次又一次的焊接完成之后卻發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)不能實現(xiàn)功能，后來經(jīng)過長時間的排查才發(fā)現(xiàn)是因為在焊接時出現(xiàn)了連焊，使得電路發(fā)生改變，甚至是短路。</p><p><b>　　圖12 連焊面板&

46、lt;/b></p><p>　　再者就是在選材方便，初次做萬用板的時候我購買紅外接收管時，沒有注意型號，后來等焊接好了萬用板之后發(fā)現(xiàn)不能實現(xiàn)該功能，花費了我很長時間也找不出是哪一塊出錯，后來換了一種型號的接收管，系統(tǒng)功能便可以實現(xiàn)。還有焊接三極管時，應(yīng)該注意其引腳，在整個焊接過程中因為沒有注意三極管引腳位置，幾次鑄成大錯。</p><p>　　最后，本次設(shè)計的局限性就是傳輸距離較短

47、，希望在以后的學習過程中能夠通過自己學習的知識改變或者彌補這一缺憾。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過對本設(shè)計的完成，，我的收獲很大，學會了運用已經(jīng)學過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題，同時對于設(shè)計中出現(xiàn)的問題能積極的去思考、解決。使我了解并掌握了音頻紅外通信原理，了解了紅外發(fā)射機和紅外接收機的功能及其工作原理，同時掌握了

48、它的內(nèi)部元件LM386的功能和內(nèi)部電路，這是我完成本次設(shè)計必不可少的因素。將自己設(shè)計的電路焊接在電路板上并完成調(diào)試工作，使我更加熟練的掌握了在焊接方面的技術(shù)，于此同時也提高了自己的動手能力。此外，我還學會了用萬用表檢查電路的連接狀況和調(diào)試電路。</p><p>　　此外，在完成本次設(shè)計說明書的過程中，我了解到了很多以前不知道的知識，比如紅外通信的很多用途等等。比如：在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些

49、地方利用紅外技術(shù)，掌上計算機用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機) 也可以采用紅外接口裝置。</p><p>　　所以在本次設(shè)計的整個過程中我受益匪淺。雖然，在本次設(shè)計中遇到很多困難，但是通過努力和細心的排查，都能一一解決，這也使得我明白不管做什么都要細心，否則再簡單的事都會做錯。</p><p><b>　　致謝</b></p>

50、<p>　　在本次設(shè)計的制作和撰寫論文的過程中，從選材、焊接、電路調(diào)試和撰寫論文對我來說都是一次又一次的自我挑戰(zhàn)，從拿到這個題目時，我很迷茫、彷徨不知道該從哪下手。但是，在這一系列的過程中，李利平老師一直不斷的指導(dǎo)我，對我的輔導(dǎo)甚至是從零開始，從最開始的對設(shè)計題目的理解以及制作方案，都在李利平老師的指導(dǎo)下，我才能將其和理論知識貫穿，從而完成實物制作。在這段時間里，由于我們馬上畢業(yè)，我們小組的很多同學都在外面上班，所以平時沒

51、有很多時間和李利平老師見面，所以老師常常在下班后在網(wǎng)上對我們進行指導(dǎo)和交流，也有很多時候為了能夠讓大家在一起探討交流，李老師會在周末時候取消自己的休假時間過來指導(dǎo)我們。而我，基本每天都會去找老師，隨時碰到問題就去找李老師尋求幫助，而老師一直很耐心的指導(dǎo)我。在撰寫論文時，李老師嚴格要求我們要做好格式，很多我們不會的老師會專心教我們，不但教會我們怎么完成自己的畢業(yè)設(shè)計，同時也教會了很多計算機知識給我們。</p><p&g

52、t;　　本次設(shè)計的完成都是在xx老師的細心指導(dǎo)下完成的，她為人隨和，治學嚴謹細心，工作作風精益求精。在此，我謹向李利平老師致以崇高的敬意和誠摯的謝意，也謹向大學四年教給我知識的老師們致以崇高的敬意，你們教給我很多知識，也教會我做人的道理，在次，我向全體老師道一聲：“老師，您辛苦了”。與此同時也感謝在本次設(shè)計過程中給我建議和幫助我的同學們，有了你們的幫助我才能完成本次設(shè)計，也是因為你們的幫助我的設(shè)計說明書才能更完善。</p>

53、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]蘇長贊.紅外線與超聲波遙控[M].北京:人民郵電出版社,1998。</p><p>　　[2]楊宜禾,岳敏,周維真.紅外系統(tǒng)[M].北:國防工業(yè)出版,1995。 [3]潘松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)使用教

54、程[M].北京:科學出版社,2006。</p><p>　　[4]袁華,王召巴,紅外探測技術(shù)的原理及發(fā)展前景[M].北京:清華大學出版社2008。</p><p>　　[5] 張應(yīng)福,張崇躍.VoIP業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀與運營模式分析［J］，通信與信息技術(shù)，2008.1。</p><p>　　[6]李玟元.無線通信技術(shù)概論[M].北京:國防工業(yè)出版社。</p>

55、<p>　　[7]劉嵐,吳微.TD-SCDMA技術(shù)及其與UTRA TDD的比較［J］.無線通信技術(shù)，2003,12.</p><p>　　[8] 楊運年.《大唐移動TD-SCDMA專輯》［J］.電信快報，2003，</p><p>　　[9] 《中興通訊OMC操作維護軟件》，中興通訊NC學院，2009。</p><p><b>　　中國通信網(wǎng)：

56、 </b></p><p>　　[10]羅中華.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006。</p><p>　　[11] Hale SA.Journal of Prosthetics and Orthotics[J]. CHINESE JOURNAL OF LASERS ，March，2009.</p><p>　　[12] Da