紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙玉紅 張洪森

摘要：紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)中的應(yīng)用原理主要是通過單片機(jī)作為主要的硬件支撐，以紅外線技術(shù)為設(shè)計(jì)主體，實(shí)現(xiàn)短距離的電子通信。將紅外線技術(shù)結(jié)合通信技術(shù)可以很大幅度的提高電子通信的質(zhì)量，是電子通信技術(shù)未來發(fā)展的主要方向之一。本文筆者主要研究紅外線技術(shù)在電子通信領(lǐng)域的應(yīng)用，從紅外線技術(shù)應(yīng)用于電子通信的原理開始分析，希望得到一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：紅外線技術(shù);電子通信系統(tǒng);設(shè)計(jì)應(yīng)用

中圖分類號：TN99? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

當(dāng)今社會人們已經(jīng)離不開電子通信，電子通信技術(shù)給人們帶來了更加便利的信息傳輸體驗(yàn)，但是隨著科技的不斷進(jìn)步，人們需要更好的電子通信系統(tǒng)來承擔(dān)更多的功能。紅外線通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短距離的電子通信，在普通的通信技術(shù)中心結(jié)合紅外線技術(shù)能夠加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，防止通信系統(tǒng)出現(xiàn)異常，提高通信技術(shù)的運(yùn)輸效率。在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時融入紅外線技術(shù)還可以降低系統(tǒng)的運(yùn)行消耗，發(fā)揮更高的通信價值。

1 紅外線技術(shù)及其工作原理

要想讓紅外線技術(shù)在電子通信中得到更多的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員首先需要全面了解紅外線技術(shù)及其工作原理，才能將紅外線技術(shù)和電子通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合，達(dá)到優(yōu)化電子通信系統(tǒng)的目的。紅外線是光譜中紅光以外的不可見光，紅外線技術(shù)的主要應(yīng)用就是利用紅外線的隱蔽性來使信息的發(fā)送與接收更安全，紅外線出色的抗干擾特性讓電子通信有了突破性的進(jìn)展。除此之外，紅外線還具有較強(qiáng)的穿透性，可以進(jìn)行夜間作業(yè)，優(yōu)勢十分顯著。紅外線技術(shù)在電子通信技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用是以紅外線波長為信息載體，紅外線在經(jīng)過信號發(fā)射裝置時會接收到高頻信號，信號電路會產(chǎn)生不同的脈沖指令，然后通過調(diào)制電路時會被調(diào)制為脈沖指令信號，發(fā)射裝置中的驅(qū)動電路會將脈沖信號再次轉(zhuǎn)換為可以發(fā)射的紅外信號，在這個過程中，紅外信號中就攜帶了二進(jìn)制的指令信號。這種通信模式通常發(fā)生在紅外線技術(shù)與電子通信技術(shù)結(jié)合的初級階段，紅外線信號經(jīng)過發(fā)射裝置發(fā)射后再經(jīng)由接收裝置中的調(diào)制電路調(diào)制為原來的脈沖信號。在整個工作流程中，接收裝置和發(fā)送裝置的調(diào)制電路是關(guān)鍵的要素。其中調(diào)制電路的主要調(diào)制方式有以下兩種，意識脈寬調(diào)制，二是脈時調(diào)制，調(diào)制電路也是后文筆者要講的重點(diǎn)內(nèi)容[1]。

2 紅外線技術(shù)與電子通信系統(tǒng)的需求分析

2.1 紅外線技術(shù)與脈沖調(diào)制需求

在進(jìn)行電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，由于需要考慮到紅外線數(shù)據(jù)通信功能的添加，設(shè)計(jì)人員不得不重視脈沖調(diào)制的新需求。前文筆者已經(jīng)講過了，紅外線技術(shù)想要應(yīng)用在電子通信技術(shù)就必須要通過調(diào)制電路改變脈沖信號。紅外線對脈沖調(diào)制的需求就是將脈沖信號限制在一定的寬度和頻率范圍內(nèi)，在信息傳輸?shù)倪^程中脈沖信號會產(chǎn)生一定的時間間隔，這些時間間隔的比例可以根據(jù)數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)好脈沖調(diào)制需求后，就可以使用紅外通信技術(shù)完成數(shù)據(jù)信息的傳送。

2.2 紅外線技術(shù)與通信傳輸需求

由于紅外線的直射特性，所以紅外線技術(shù)對通信傳輸?shù)牡谝粋€要求就是避免障礙物多的地方，所以紅外線通信技術(shù)對傳輸數(shù)據(jù)的距離要求很高。紅外線通信裝置中將紅外發(fā)光管和紅外線接收裝置最為電子通信系統(tǒng)的收發(fā)器，但是紅外線對通信的物理層規(guī)范要求至少能辨別一米外的光信號強(qiáng)度。同時通信傳輸還要確保紅外線技術(shù)的語音傳送不失真，并且能夠?qū)l(fā)射端的語音信號轉(zhuǎn)化為800HZ的信號，以8歐電阻和0.4伏電壓作為標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓比作為標(biāo)準(zhǔn)，方便紅外技術(shù)在電子通信中的應(yīng)用[2]。

3 紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

基于紅外線技術(shù)設(shè)計(jì)的電子通信系統(tǒng)簡稱為紅外通信系統(tǒng)，紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，能夠進(jìn)一步的優(yōu)化通信質(zhì)量水平就目前的情況來看，紅外線技術(shù)在電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。

3.1 在系統(tǒng)整體的框架設(shè)計(jì)和總設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在紅外通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主要依賴于紅外線技術(shù)。設(shè)計(jì)人員需要通過紅外技術(shù)系統(tǒng)的漏洞和缺陷檢查，因?yàn)殡娮油ㄐ畔到y(tǒng)需要電纜來傳輸數(shù)據(jù)，線纜老化是電子通信管理中常見的問題，線纜老化帶來的后果就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男首兟瑪?shù)據(jù)失真。傳統(tǒng)的電纜檢測采用濕度傳感器測量電纜的濕度來進(jìn)行判斷，期間還要進(jìn)行電路的放大工作，經(jīng)過放大處理后才能被中央處理模塊采集并轉(zhuǎn)化為檢測結(jié)果。紅外線技術(shù)的直射特性讓紅外檢測能夠直接一步到達(dá)中央處理模塊并進(jìn)行后續(xù)操作，降低了檢測時間，增強(qiáng)了檢測質(zhì)量，是目前比較流行的一個通信線纜檢測方案。紅外線技術(shù)用在系統(tǒng)的傳輸方面，比如紅外線發(fā)射芯片。該芯片可以讓電子通信設(shè)計(jì)擁有紅外線傳播功能實(shí)現(xiàn)紅外通信功能設(shè)計(jì)[3]。

3.2 在電子通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的應(yīng)用

硬件設(shè)計(jì)關(guān)系著整個系統(tǒng)的安全，而安全問題是電子通信系統(tǒng)的首要問題。電子通信系統(tǒng)的服務(wù)信息量大，對服務(wù)器中的CPU、存儲器、調(diào)制解調(diào)器等硬件具有較高要求，只有硬件設(shè)計(jì)好了才能給軟件提供一個更好的生存空間。紅外線在系統(tǒng)硬件中的應(yīng)用就是利用直射特性感知硬件，發(fā)現(xiàn)硬件的缺陷與不安全因素。比如一些核心硬件程序中攜帶木馬病毒，如果不利用紅外線技術(shù)進(jìn)行感知，后果不堪設(shè)想。

3.3 在接收設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

相比較傳統(tǒng)的通信電路設(shè)計(jì)傳輸，紅外線接收設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換信號和數(shù)據(jù)傳輸方面更加準(zhǔn)確，并且由于紅外線的特性，在接收信號的過程中，紅外線還可以識別出信號和數(shù)據(jù)中潛在的危險。紅外線接收裝置也改變了傳統(tǒng)的線纜接收，可以給使用者更好的使用體驗(yàn)感。但是在接收設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要確保紅外線接收器的中心頻率和發(fā)射器的中心頻率互相匹配。舉個例子，在一個紅外線接收電路中，確定紅外線接收裝置的輸出口P1，如果概述出口可以直接向外界提供電流，內(nèi)部的電阻線路就不需要再接進(jìn)電路中。P1輸出口的數(shù)據(jù)會被直接接入發(fā)光二極管中，紅外線接收裝置會通過數(shù)據(jù)碼對二極管進(jìn)行控制，提醒接收。這種接收裝置的優(yōu)點(diǎn)就是有跡可循，能夠確保信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.4 紅外線技術(shù)在串行通信設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在串行通信設(shè)計(jì)中應(yīng)用紅外線技術(shù)可以增強(qiáng)，串行通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且紅外線在通訊方面的優(yōu)勢可以提高系統(tǒng)信號傳輸?shù)男?。筆者在這里分析一下紅外線技術(shù)在串行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。紅外線串行通信系統(tǒng)通常包括六個部分：串口TXD端、載波調(diào)制器、紅外發(fā)射器、紅外信號聚集裝置、紅外線接受點(diǎn)、載波調(diào)制解調(diào)器。在此串行通信設(shè)計(jì)中，紅外線主要應(yīng)用在接收與發(fā)射器上，信號經(jīng)由串口TXD端和載波調(diào)制器進(jìn)行變頻調(diào)制并傳入到紅外發(fā)射電路，已發(fā)射的紅外信號會通過紅外信號聚集裝置進(jìn)行采集，防止信號發(fā)散，降低了信號丟失的可能性，信號在聚集后會通過紅外接收電路進(jìn)行信號分析，接收電路將分析過的紅外信號傳入載波調(diào)制解調(diào)器中進(jìn)行信號再變頻，載波調(diào)制解調(diào)器將處理過的紅外信號傳入串口TXD端。值得一提的是在這個設(shè)計(jì)中并沒有用到任何的線路連接裝置，也從側(cè)面說明了紅外線技術(shù)應(yīng)用在電子通信系統(tǒng)中的便利性。

3.5紅外線技術(shù)在經(jīng)濟(jì)效益設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)者就需要充分的考慮到電子通信系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)稍有不合理就會影響用戶的使用體驗(yàn)，增加風(fēng)險管理的成本。紅外線的解碼程序應(yīng)用和無線連接特性能夠增加用戶的體驗(yàn)感，確保紅外遙感功能的正常使用，讓通信系統(tǒng)的的性能至少優(yōu)化百分之二十，為電子通信系統(tǒng)帶來相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)價值。

4 結(jié)語

如果將整個文中提到的關(guān)于紅外線技術(shù)在電子通信中的應(yīng)用結(jié)合在一起，就可以被稱為紅外電子通信技術(shù)，紅外線的直射性、無線傳輸性、穩(wěn)定性和探測性能可以顯著的增強(qiáng)電子通信系統(tǒng)的各方面的性能。電子通信系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用到現(xiàn)在，太需要優(yōu)化與改變了，筆者相信紅外線技術(shù)與電子通信的結(jié)合應(yīng)用肯定有更多的發(fā)展空間，在未來紅外電子通信技術(shù)一定會更進(jìn)一步。

參考文獻(xiàn)

[1]郭娟.基于紅外技術(shù)的電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2018（2）：195.

[2]郭俊天.淺談電子通信中基于PLD的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2018（11）：41-44.

[3]張冬，王桂海.基于STM32的便攜式紅外氣體分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù)，2019（8）：247-248，256.

收稿日期：2020-02-09

作者簡介：趙玉紅（1988—），女，河南周口人，碩士研究生，助教，研究方向：通信與信息系統(tǒng)。

Application of Infrared Technology in the Design of Electronic Communication System

ZHAO Yu-hong，ZHANG Hong-sen

（Henan Vocational University of Science and Technology，Zhoukou Henan? 466000）

Abstract： The application principle of infrared technology in electronic communication system is mainly through the single-chip computer as the main hardware support， with infrared technology as the main body of design， to achieve short-range electronic communication. Combining infrared technology with communication technology can greatly improve the quality of electronic communication， and is one of the main directions of future development of electronic communication technology. In this paper， the author mainly studies the application of infrared technology in the field of electronic communication， and analyzes the principle of infrared technology applied to electronic communication， hoping to get some inspiration.

Keywords： infrared technology; electronic communication system; design and application