1、新疆大学信息科学与工程学院创新实验室1新疆大学学生创新实训项目论文题 目: 音频红外发送接收装置 学生姓名： 胡凯、王俊岭、周宇、冉茂能、俄拉扎提 所属院系： 信息科学与工程学院 专 业： 电信、通信 班 级：电信 08-1、电信 07-2、通信 09-1、电信 09-1 完成日期： 2012 年 12 月 22 日 新疆大学信息科学与工程学院创新实验室2摘要：本文介绍的无线传输系统是借助红外线来实现音频信号的近距离传递，其发射与接收部分均由模拟电路构成，制作成本低廉，调试起来也比较容易。关键词： 音频、红外传输 目录：一、方案论证31方案（1）32. 方案（2）4二、系统设计总体介绍7三、模
2、块功能介绍111.发射电路新疆大学信息科学与工程学院创新实验室3112.接收资料17四、测试结果20五、总结20六、小知识22七、参考文献22一、方案论证：本小组成员共提出两种可行方案。经过本小组的理论分析及实验，最终确定方案（2）为最佳方案。如下是对这两种方案的论证。新疆大学信息科学与工程学院创新实验室4方案（1）：由于本小组最后没有选择此方案，所以在此简单的介绍一下其方案及原理。其原理以红外线作为通信载体， 通过红外光在空中的传播来传输信号 它由红外发射器和红外接收器完成。在发射端，发送的音频信号经过幅度调制后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外光信号发射到空中；在接收端，红外接收器
3、对接收到的红外光信号进行光电变换，幅度解调后恢复出原信号。其基本原理图 1 如下：音 发 接 喇频 射 收信 机 机 叭号 图 1其发射机电路图如图 2： 新疆大学信息科学与工程学院创新实验室5图 2发射机电路包括：锁相环集成电路 C D 4 0 4 6 构成的频率调制电路。 红外发射二极管 D 1 D 3 构成的红外发射电路。音频信号， 在“ IN ” 端输入发射机电路。 调节 R 1，使 Q1 的 V c e 的电压接近 1 V。提高三极管的静态工作点，对音频信号不失真地放大 ，接着进入由 CD 4 0 4 6 构成的频率调制电路。根据图 3 ， V DD 为 5 V，R 3 为 2 M，
4、CD 4 0 4 6 的第 1 2 脚悬空即其接入电阻阻值为无穷，C3 为 2 0 p ，根据他们之间的特性曲线图可知 V C O 的中心频率大约为 6 0 k H z 。因为人耳听到的音频信号在 2 0 2 0 k H z 之间，所以选择的调制频率 f 0 4 0 k H z即可。音频信号经频率调制后，进入由红外发射二极管 D 1 D 3 构成的红外发射电路，将信号发出。其接收电路如图 3：新疆大学信息科学与工程学院创新实验室6图 3接收机电路包括：红外光电二极管 D 4 D 7 构成的红外接收电路；锁相环集成电路 CD4046 组成的频率解调电路；集成电路 MAX9722 构成音频功放电路
5、。信号发出后，由光电二极管接收信号，将红外信号转化为电信号。然后进入由 CD4046 组成的解调电路。接收机 CD4046 的 VCO中心频率和发射机 CD4046 的 VCO 中心频率一样。输入接收机的载频信号频率为 2 0 6 0 k H z ，则最大最小信号频率相差 4 0 k H z 。当 VDD 为 5 V ， R 8 为 1 O k ， C 5 为 1 0 u F，PLL 的捕捉范围有公式决定。公式如下：由上面的结果得知，允许的频率偏移为 2 5 0 H z 。由解调出来的信号进入由集成电路 MA X 9 7 2 2 构成音频功放电路。通过调新疆大学信息科学与工程学院创新实验室7节
6、 R1 0 喇叭的音量具有从大到小的调节功能。方案（2）：其基本原理图如图 4音 发 接 喇频 射 收信 机 机 叭号 图 4本方案电路共分为两大模块，发射模块和接收模块。其中发射模块由两大部分组成，每个部分所提供音频信号的方式不同。第一部分是由音乐芯片提供音频信号，信号经过驱动电路后用两个红外发射二极管将信号发射出去，由接收模块接收；第二部分是由驻极体提供音频信号，信号经音频放大器后，由两个红外发射二极管将信号发射出去。其中用排针来转换提供音频信号的方式。接收模块主要由光电二极管接收红外发射二极管发射的信号并将其转为电信号，信号经过 LM741 放大后加到 LM386 进行音频功率放大，最后
7、再由喇叭将电信号转为声音。本小组选择方案（2）的原因如下：CD4046 中压控振荡器的中心频率与输入电压有关，故需要稳压模块，但是用一般的稳压模块（如 7805）匹配度不高。加上外围器件参数的差异，对中心频率影响较大。经过小组测试后，效果不佳。方案二与方案一相比较而言，具有干扰小、工作稳定、经济实惠等多种优点。新疆大学信息科学与工程学院创新实验室8二、系统设计总体介绍本小组设计题目是音频红外发送接收装置，经分析题目后，易知此装置要实现的功能是对音频信号进行远距离无线传送，并将此信号不失真的放大输出。要实现此功能，就需要两个工作模块，一是发送模块，二是接收模块。其中发送模块应具有信号源、滤波电路
8、、驱动器电路、及发射信号的功能。设计出的用音乐芯片来提供音频信号的发射电路模块如图 5 所示；用驻极体提供音频信号的发射电路模块如图 6 所示；排针及电源如图 7。图 5新疆大学信息科学与工程学院创新实验室9图 6图 7先来介绍如图 5 所示的发射模块。想要让音乐芯片工作，就要为他提供合适的电压。其中用直流电压源提供 V2=3.3v 的电压，为了保证稳压管 D1 正常工作，使加在音乐芯片上的电压保持3.3v，在电压输入端接入一个 R3=1K 欧姆的限流电阻。极性电容 C1起到滤除电压源中可能存在的交流电压。电容 C3 起到隔直通交的作用，保证只有音乐芯片提供的音频信号通过。音频信号经过 R4后
9、进入驱动器及放大电路，驱动器及放大电路由一 V=9v 的直流电新疆大学信息科学与工程学院创新实验室10压源提供工作电压。极性电容 C6 起到滤除直流电压源中的交流成分。信号进入由三极管 Q1、Q2 组成的驱动电路，信号经驱动电路放大后通过 D4、D5 红外发射管发射出去。驱动电路还为 D4、D5提供了 2v 的额定电压。再来介绍图 6 所示的发射模块。直流电压源 V1=9v 为整个电路提供工作电压。为了保护电路，接入 R1、R2 限流电阻。发光二极管 D2 是一种指示器，当电路工作时，D2 就会闪亮。驻极体 MK1为电路提供音频信号，极性电容 C2 起到隔直通交的作用。当信号经过 C2 后，进入 LM386 型音频功率放大器。被放大的信号通过滤波电容 C8 后，输入驱动器及放大电路后发射出去。之后，由接收模块接收。接收模块应具有接收信号、放大信号、放大功率、音频信号输出的功能。设计出的电路图如图 8图 8接受电路由一个 9V 的电压源提供工作电压。为了保证电压源供电时不产生干扰信号，所以要加入滤波电容 C7 和 C2。R1 保证了光电二极管 Q1 正常工作，接收红外信号。信号经过滤波电容 C1后进入运算放大器 LM741。信号被放大后经滤波电容 C4 后进入音频功率放大器 LM386 后，通过喇叭输出。
