嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引 言

利用紅外傳感器采集信息，因其獨(dú)有的優(yōu)越性而得到廣泛的重視，并在軍事的紅外制導(dǎo)、火控跟蹤、警戒、目標(biāo)偵察、武器熱瞄準(zhǔn)器、艦船導(dǎo)航、空降導(dǎo)航以及民用領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)備監(jiān)控、安全監(jiān)視、救災(zāi)、遙感、交通管理、醫(yī)學(xué)熱診斷技術(shù)等得到廣泛的應(yīng)用。

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)采用光電傳感技術(shù)完成信息的采集，運(yùn)用編、解碼技術(shù)、射頻發(fā)射與接收技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了紅外信息現(xiàn)場采集與遠(yuǎn)距離傳輸、報(bào)警、顯示、控制的功能，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于信息測控領(lǐng)域。

2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)，由信息采集與編碼發(fā)射裝置、信息接收與控制裝置兩大部分組成。信息采集與編碼發(fā)射裝置如圖1和圖2所示，該裝置由紅外傳感器(SE303、PH302)、控制器件KW9328、編碼模塊PT2262、發(fā)射模塊F05A等組成。完成紅外信息的采集、編碼與發(fā)射。

信息接收與控制裝置如圖3和圖4所示。該裝置由接收模塊J05B、解碼模塊PT2272、AT89C2051單片機(jī)最小系統(tǒng)等組成。完成信息接收、解碼與控制。

3 主要模塊功能

SE303(近紅外線約0.93 μm)為紅外發(fā)射器，管壓降約1.4 V，工作電流一般小于20 mA；PH302為紅外接收傳感器；控制器件KW9328完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與控制，KW9328采用CMOS工藝制造，將發(fā)送及接收電路集成在同一芯片上，內(nèi)含振蕩、分頻、計(jì)數(shù)、施密特整形、兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)及控制門等電路，功耗甚低，靜態(tài)電流典型值僅2 μA，故無需另加電源開關(guān)；PT2262編碼器能將數(shù)據(jù)和地址編譯成代碼的波形，最大有12位三狀態(tài)(312)的地址，共有531 441種地址代碼，功耗低、工作電壓范圍寬(3～15 V)；發(fā)射模塊F05A采用聲表面穩(wěn)頻，免調(diào)試，適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)射電壓為3 V時(shí)，發(fā)射電流約2 mA，發(fā)射功率較小，12 V具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約5～8 mA，高電平脈沖寬度在0.08～1 ms時(shí)發(fā)射效果較好，F(xiàn)05A天線長度可從0～250 mm選用，也可無天線發(fā)射；F05A用PT2262編碼器加240 mm小拉桿天線在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約250 m；接收模塊J05B采用超外差二次變頻結(jié)構(gòu)，所有的射頻接收，混頻，濾波，數(shù)據(jù)解調(diào)，放大整形全部在芯片內(nèi)完成，接收功能高度集成化，具有與標(biāo)準(zhǔn)解碼器及單片機(jī)的+5 V邏輯電平接口，天線通常取1／4λ；解碼模塊PT2272是與PT2262配對的解碼器，也具有12位三狀態(tài)(312)地址，共有531 441種地址代碼，PT2262，PT2272都是CMOS電路，具有功耗低、工作電壓范圍寬(3～15 V)等特點(diǎn)；AT89C2051采用FLASH存貯器技術(shù)，是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2 kB的可反復(fù)擦寫的只讀FLASH程序存儲(chǔ)器和128 B的(RAM)。

4 信息傳輸與控制流程

紅外信息采集就是傳感器接受被探測物發(fā)出或反射的紅外線，從而掌握被探測物所處位置的技術(shù)。光電傳感器SE303加電發(fā)射紅外光，當(dāng)有外部事物影響時(shí)，PH302接受到紅外光強(qiáng)發(fā)生變化，接收控制器件KW9328受理的信號(hào)強(qiáng)度與周期發(fā)生變化，在KW9328對信號(hào)進(jìn)行處理過程中，當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)滿100個(gè)時(shí)鐘脈沖前信號(hào)消失時(shí)，說明是干擾信息，則無脈沖輸出；反之信號(hào)仍然存在時(shí)，說明事件發(fā)生。

將有脈沖送人編碼器PT2262中，控制編碼器產(chǎn)生地址與狀態(tài)信息編碼信號(hào)，由F05A射頻發(fā)射模塊加載(0315M)放大轉(zhuǎn)換后將信號(hào)發(fā)出。由J05B射頻接收模塊接收到報(bào)警信號(hào)后將其傳給PT2272解碼器解碼，在單片機(jī)最小控制系統(tǒng)中的AT89C2051表單中進(jìn)行地址碼查詢與狀態(tài)碼比較，判斷信息的來源與歸宿?？刂平獯a后的數(shù)據(jù)由單片機(jī)最小控制系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，分控相通道，驅(qū)動(dòng)LED顯示燈進(jìn)行示警，并自動(dòng)控制繼電器或光電耦合器接通設(shè)備電路，以激活、控制相應(yīng)的被控對象。

5 結(jié) 語

嵌入式紅外信息檢測與無線傳輸控制系統(tǒng)采用傳感技術(shù)完成信息采集、無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳輸、嵌入式技術(shù)完成信息的測控過程。若在信息采集與發(fā)射裝置中采用不同的傳感器，可廣泛應(yīng)用于溫度、濕度、光照等控制場合，實(shí)現(xiàn)模塊化應(yīng)用，因而具有廣闊的市場前景。