RS232串口轉(zhuǎn)紅外通訊電路原理剖析

紅外通訊作為一種數(shù)據(jù)傳輸手段，可以在很多場(chǎng)合應(yīng)用，如家電產(chǎn)品、娛樂(lè)設(shè)施的紅外遙控，水、電、煤氣耗能計(jì)量的自動(dòng)抄表等。特別是在電子電力行業(yè)，使用紅外技術(shù)進(jìn)行通訊的產(chǎn)品越來(lái)越多，人們可以利用紅外技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行短距離抄控，非常簡(jiǎn)潔方便。串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議，大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含一個(gè)基于RS 232的串口。串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。本文所講的通信使用3根線完成：地線;發(fā)送;接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。

電平轉(zhuǎn)化

由于RS 232信號(hào)的電平和單片機(jī)串口信號(hào)的電平不一致，必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換，常用MAX232來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232/TTL 電平轉(zhuǎn)化。MAX232 內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三個(gè)部分：

(1)電荷泵電路。由1~6引腳和4個(gè)電容搭建組成。

(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7~14 管腳組成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。RS 232數(shù)據(jù)從R1in，R2in輸入轉(zhuǎn)換成TTL/COMS數(shù)據(jù)后從R1out，R2out輸出;TTL/COMS數(shù)據(jù)從T1in，T2in輸入轉(zhuǎn)換成 RS 232數(shù)據(jù)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(jié)約該電路設(shè)計(jì)篇幅，并且在實(shí)際制作時(shí)節(jié)約體積，其電路原理如圖1所示。

紅外發(fā)射部分

紅外發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，是將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號(hào)后發(fā)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(jī)內(nèi)部的定時(shí)器的PWM功能實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)外圍硬件電路實(shí)現(xiàn)，這里采用38 kHz晶振產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，采用CD4069非門(mén)電路通過(guò)一系列轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)方波振蕩信號(hào)，與經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后的COMS數(shù)據(jù)信號(hào)疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)TSAL6200紅外發(fā)射二極管將周期的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一定頻率的紅外光信號(hào)發(fā)出，見(jiàn)圖2.

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(dāng)接收到38 kHz 的載波信號(hào)，HS0038B接收器會(huì)輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將紅外光信號(hào)解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理，便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號(hào)。HS0038B是能夠接收紅外信號(hào)的小型化接收器件，它的環(huán)氧包裝可以作為紅外過(guò)濾器，因此不需要再加紅外過(guò)濾裝置。最大的優(yōu)點(diǎn)是，在干擾很強(qiáng)的環(huán)境中輸出也很穩(wěn)定。電路設(shè)計(jì)如圖3 所示，本文中采用CD4093邏輯與非門(mén)芯片與HS0038B接收器搭建電路輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)利用芯片其他組管腳對(duì)MAX232輸出的轉(zhuǎn)換電平數(shù)據(jù)進(jìn)行自鎖，避免信號(hào)自發(fā)自收。

電源部分

通過(guò)電解電容低頻濾波和陶瓷貼片電容高頻濾波后得到比較純正的電源信號(hào)，如圖4所示。

紅外通訊適合于需短距離傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，特別是那些有線通訊實(shí)現(xiàn)困難或者便攜性要求較高的場(chǎng)合。本文介紹了基于MAX 232電平轉(zhuǎn)化芯片和門(mén)電路芯片實(shí)現(xiàn)232信號(hào)轉(zhuǎn)換紅外通訊的電路設(shè)計(jì)，該電路已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中得到應(yīng)用并有很好的使用效果。