一种实用的红外光通信系统的设计

在方案设计过程中，发射部分使用了S8050放大器，它是一种功率放大器，放大其音频信号。接收部分用了一款常见的小功率音频放大器D2822A，这两个芯片构成了红外通信装置的核心。该装置语音传播几乎无失真，传输距离满足要求，操作简单。当加一个中继转发点时，改变90度方向，效果良好。

1.方案总体设计

1.1 系统总体设计框图

本耳机由发射模块和接收模块两部分组成。发射模块：主要包括基本电路及红外发光二极管，主要是在5V电压的驱动下，将音频信号经基本电路来驱动红外发光二极管将信号发射出去。接收模块：主要包括S8050功率放大器及其周围辅助元件，主要是在5V电压的驱动下将接收到的发射信号经D2822A功率放大，然后驱动喇叭来发出声音，使收听者能够听到发射端发出的音乐。

系统总体原理框图如图1.1所示。

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1.2 单元电路设计

1.2.1 发射部分电路

声音信号从MP3或信号发生器的音频输出插座引出。MP3输出的音频信号经过电容C1耦合至VT1 S8050进行一级放大后驱动红外线发光二极管，VD1、VD2发光，声音信号的变化引起VD1、VD2发光强度的变化，即VD1、VD2的发光强度受声音的调制。直流5V电压经电阻R4流到VT1，然后给其提供工作电压，将音频信号放大以驱动VD1、VD2发光，将信号发射出去。

发射电路如图1.2所示。

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1.2.2 接收部分电路

该电路接收部分采用一块音频放大集成电路D2822A进行功率放大。有一个红外线接收管。当被音频信号调制的红外光照到红外线接收管表面时，接收管将接收的经声音调制的红外线光信号转换成电信号，即在接收管两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，该信号经C7耦合至进行功率放大后驱动扬声器发声。

接收电路如图1.3所示。

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1.2.3 中继结点电路

在中继结点电路的设计中，采用了将发射电路和接收电路连成一体。其中发光二极管和光敏二极管呈垂直的关系，很好实现了改变通信方向90度，距离延长也可通信。

电路图如图1.4所示。

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2.系统测试

电路的测试方案分析：

(1)在发射端输入800HZ单音信号时，测试在8欧姆电阻负载上，接收端输出的电压有效值;

(2)在发射端输入800HZ单音信号时，减少发射端的输入信号为0V(即挡住红外线的传播路径)，用低频毫伏表测量此时输出端的噪声电压。

3.结论

本设计方案由于系统架构设计合理，功能电路实现较好，通信性能优良、稳定，较好地达到了题目要求的基本要求以及部分发挥要求。经测试分析，系统能够实现：①传输距离达两米，还原出的音频信号无明显失真;②单音频信号输入时，输出电压的有效值大于0.4V，噪声电压小于0.1V;③指示灯能表明信号的有无;④能实现中继转发，通信方向改变90度，可继续传输信号，且无明显失真。