一種232轉紅外的電路設計

摘 要： 在現代電子行業中無線通訊技術的應用越來越廣泛，紅外通訊作為無線通訊的一種技術備受各個領域的歡迎。而在實際通訊使用中，采用串口通訊占據著大量的工業市場，尤其是在電能表行業，紅外通訊已經成為新型電子式電能表必不可少的功能之一。設計可靠的電路實現PC機的232串口轉紅外工具，完成電腦232串口轉紅外的通訊，實現對產品的實時操作。在此主要介紹一種簡單便捷的電路設計來實現串口轉紅外技術。

關鍵詞： 無線通訊； 紅外通訊； 232串口； 實時操作

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）20?0100?02

隨著現代新技術的發展，電子產品的使用功能越來越多，各種無線通信技術不斷在填充生產生活的各個領域。紅外通訊以紅外線作為通訊載體，通過紅外光在空中的傳播來傳輸數據[1]，它由紅外發射器和紅外接收器來完成。在發射端，發送的數字信號經過適當的調制編碼后，送入電光變換電路，經紅外發射管轉變為紅外光脈沖發射到空中；在接收端，紅外接收器對接收到的紅外光脈沖進行光電變換[2]，解調譯碼后恢復出原信號。紅外通訊作為一種數據傳輸手段，可以在很多場合應用，如家電產品、娛樂設施的紅外遙控，水、電、煤氣耗能計量的自動抄表等。特別是在電子電力行業，使用紅外技術進行通訊的產品越來越多，人們可以利用紅外技術對產品進行短距離抄控，非常簡潔方便。串口是計算機上一種非常通用設備通信的協議，大多數計算機包含一個基于RS 232的串口。串口通信[3]的概念非常簡單，串口按位（bit）發送和接收字節。本文所講的通信使用3根線完成：地線；發送；接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發送數據同時在另一根線上接收數據。

1 PC機RS 232接口

PC機232串行口一般為DB?9（針）型連接器，其針腳功能[4]定義如下所示：

（1）載波檢測（CD）；

（2）接受數據（RXD）；

（3）發出數據（TXD）；

（4）數據終端準備好（DTR）；

（5）信號地線（SG）；

（6）數據準備好（DSR）；

（7）請求發送（RTS）；

（8）清除發送（CTS）；

（9）振鈴指示（RI）。

2 單片機電路設計

2.1 電平轉化

由于RS 232信號的電平和單片機串口信號的電平不一致，必須進行二者之間的電平轉換，常用MAX232來實現RS232/TTL電平轉化。MAX232內部結構有三個部分[5]：

（1）電荷泵電路。由1～6引腳和4個電容搭建組成。

（2）數據轉換通道。由7～14管腳組成兩個數據通道。RS 232數據從R1in，R2in輸入轉換成TTL/COMS數據后從R1out，R2out輸出；TTL/COMS數據從T1in，T2in輸入轉換成RS 232數據[6]從T1out，T2out送到電腦DB9口。

（3）外部供電電路。外部供電是利用電腦USB輸出+5 V電源有效電源，不但節約該電路設計篇幅，并且在實際制作時節約體積，其電路原理如圖1所示。

2.2 紅外發射部分

紅外發射端發送數據時，是將待發送的二進制數據調制成一系列的脈沖串信號后發射出去，紅外載波為頻率38 kHz的方波。紅外載波可以使用單片機內部的定時器的PWM功能實現，也可以通過外圍硬件電路實現，這里采用38 kHz晶振產生穩定的振蕩信號，采用CD4069非門電路通過一系列轉化實現方波振蕩信號，與經過電平轉換后的COMS數據信號疊加來實現驅動三極管導通，從而實現TSAL6200 紅外發射二極管將周期的電信號轉變成一定頻率的紅外光信號發出，見圖2。

2.3 紅外接收部分

紅外接收采用HS0038B紅外接收器，紅外接收電路的原理是：當接收到38 kHz 的載波信號，HS0038B接收器會輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將紅外光信號解調成一定周期的連續方波信號，經單片機[7]處理，便可以恢復出原數據信號。HS0038B是能夠接收紅外信號的小型化接收器件，它的環氧包裝可以作為紅外過濾器，因此不需要再加紅外過濾裝置[8]。最大的優點是，在干擾很強的環境中輸出也很穩定。電路設計如圖3所示，本文中采用CD4093邏輯與非門芯片與HS0038B接收器搭建電路輸出數據，同時利用芯片其他組管腳對MAX232輸出的轉換電平數據進行自鎖，避免信號自發自收。

2.3 電源部分

通過電解電容低頻濾波[9]和陶瓷貼片電容高頻濾波后得到比較純正的電源信號，如圖4所示。

3 結 語

紅外通訊適合于需短距離傳輸數據的場合，特別是那些有線通訊實現困難或者便攜性要求較高的場合。本文介紹了基于MAX 232電平轉化芯片和門電路芯片實現232信號轉換紅外通訊的電路設計[10]，該電路已經在現實中得到應用并有很好的使用效果。

參考文獻

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[10] 王青林，張偉，趙景波.Protel99SE 基礎教程[M].北京：人民郵電出版社，2012.