《无线传感网技术与设计》课件第八章 红外线通信技术.pptx

1、无线传感网技术与设计无线传感网技术与设计红外线发射和接收红外线发射和接收红外线人体感应模块实验中断方式发射红外信号PWM方式输出红外信号红外接收实验2红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通5mm发光二极管相同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将发射的信号相“与”，然后将相“与”后的信号送发射管，才能进行红外信号的发射传送，而在频率为38kHz的载波信号下，发射管的性能最好，发射距离最远，所以在硬件设计上，一般采用38kH

2、z的晶振产生载波信号，与发射信号进行逻辑“与”运算后，驱动到红外发光二极管上，红外发射信号形成过程如图8-1所示。34常用红外接收头的外形，均有三只引脚，即电源正(VCC)、电源负(GND)和数据输出(OUT)。接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，如图8-2所示是红外线发射接收头的成品和引脚图。5红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜、性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到数字信号的编码信息再送给单片机，经单片机解码并执行，去控制相关对象

3、。红外遥控接收应用电路如图8-3所示。6NEC协议是众多红外遥控协议中比较常见的一种。NEC编码的一帧(通常按一下遥控器按钮所发送的数据)由引导码、用户码及数据码组成，如图8-4所示。把地址码及数据码取反的作用是加强数据的正确性。引导码低电平持续时间(即载波时间)为9000s左右，高电平持续时间为4500s左右。键码的数字信息通过一个高低电平持续时间来表示，1的持续时间大概是1680s高电平+560s低电平，0的持续时间大概是560s高电平+560s低电平。键码的反码是为了保证传输的准确。7红外人体感应模块是基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动

4、感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。红外人体感应模块功能特点如下：（1）全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。（2）工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V20V。（3）微功耗：静态电流50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。（4）感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出0-3 次，一分钟后进入待机状态。（5）感应距离7 米以内，感应角度100 度锥角，工作温度-15+70 度。8本实验是通过在学习板上编程向另一块学习板发送红外信号，从而掌握CC2530以中断方式发射红外信号的方法。定时器3有一个单独的

5、分频器，T3CTL.DIV取值010，有效时钟=标记频率/4。寄存器T3CC0设置载波信号的周期，取值105，频率约为76kHz。T3定时器选择模模式，当T3定时器计数器的值等于寄存器T3CC0时，发生T3定时器溢出中断，在中断处理函数中，如果当前的信号为0，则将高低电平进行转换，一个高低电平组成的波的频率为38kHz。9CC2530可以按照类似PWM输出的机制来输出调制的红外信号，输出只需最少的CPU参与即可产生IR的功能。调制码可以使用16位的定时器1和8位的定时器3合作生成。定时器3用于产生载波，定时器3有一个独立的分频器，它的周期使用T3CC0设置。定时器3通道1用于PWM输出，载波的

6、占空比使用T3CC1设置。通俗地说，T3CC0设置的是一个38kHz载波信号的周期，T3CC1设置的是在这个周期中高电平和低电平周期是多少。而通道1使用比较模式：“在比较时清除，在0 x00设置输出”（T3CCTL1.CMP=100）。例如，T3CC0=211，T3CC1=105，这时定时器3通道1输出是占空比为1:2的方波，也就是高低电平各占一半的方波，这种方法与前面使用的中断产生载波的方式不同，前面的程序是中断每半个载波周期跳转一次，而PWM方式是一次完整地输出一个载波，而且如果需要输出占空比为1:3的方波，PWM方式就方便多了。10IRCTL.IRGEN寄存器位使得定时器1处于IR产生模

7、式。当设置了IRGEN位，定时器1采用定时器3通道1的输出比较信号作为标记，而不是采用系统标记。这时相当于定时器1计数器不再计算系统时钟信号的个数，而是计算定时器3通道1输出的方波的个数，这个在后面需要给定时器1通道比较寄存器赋值的时候尤其要注意。定时器1处于调制模式（T1CTL.MODE=10）。定时器1的周期是使用T1CC0设置的，通道0处于比较模式（T1CCTL0.MODE=1）。通道1比较模式“在比较时设置输出，在0 x0000清除”（T1CCTL1.CMP=011）用于输出门控信号。标记载波的个数由T1CC1.T1CC1设置。例如，在NEC码中数据1的持续时间大概是1680s高电平+

8、560s低电平，需要将T1CC1设置为1680s，而T1CC0要设置成1680s+560s，而T1CC1和T1CC0的值需要分别设为1680/26.3,和2240/26.3，其中26.3s是38kHz载波信号的周期。每个定时器每周期由DMA或CPU更新一次，而这个定时操作是需要由24位的睡眠定时器完成，这是由于定时器1和定时器3已经使用，而定时器4是8位定时器。11本实验是编程实现红外遥控器的按键编码，并将其键码显示在学习板的1602LCD上。本实验的设计思路是红外接收要求能够准确计算信号周期，所以使用定时器1计算信号的周期，可以将定时器1进行32倍分频，定时器1每个计数周期就是1s。红外遥控器的按键动作是随机产生的，所以需要使用输入引脚P1_0的中断处理红外接收头接收的数据。12