红外语音通讯在国内外的研究以及其发展的毕业论文.docx

第1章 绪论1.1背景和意义在日常生活中，电脑、电视等电器让我们眼花缭乱，各种设备的线缆随处可见，就连我们的声音传输在很大程度上也依赖于各种各样的电缆。这种采用有线方式来传输语音信号的系统必须有大量的电缆将收发端连接起来，声音信号才能进行传输。有没有一种无需电缆的连接就能实现声音传输的方法呢？科学技术的日新月异，红外技术的飞速发展给传统的声音传输带来的很大的冲击，为通信业带来了无穷的希望和活力。红外技术的应用使得语音无线传输成为了可能，并使传输更加灵活、方便、高效。红外技术是无线连接的鼻祖，是先进科学技术的重要组成部分，主要应用在遥控和传输方面。红外传输以红外光为载体，通过其在空中的传播来传输语音和数据的传输方式。这种通信系统传输速度快，干扰小，可靠性高，适合多种近距离无限通信场合使用，例如教师的语音教学系统，家庭居室、图书馆、医院等，在电子产品中具有官方的发展潜力。1.2国内外研究发展现状红外通信由来已久，但是进入90年代，这一通信技术又有新的发展，应用范围更加广泛。1995年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团──红外数据协会(IrDA)就红外通信的一套标准达成一致。红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。主要的开发厂商，已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理(PDA)设备[1]。此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。经过40多年大发展，中国在红外技术研究方面已经取得了重大的进步，建成了专业研究所、红外物理实验室和众多的研究课题组。一批高等院校中，也设立了红外专业或包含红外专业的光电技术系，一批民营企业、股份制企业相继诞生，已经形成了不同规模的产品。近几年，随着智能化设备越来越普及，红外通信技术因其抗干扰性能突出，从而被广泛的应用到针对智能机器人、智能电器、智能家居的设计方案中。红外通信是最常用的近距离无线通信方式之一，采用红外通信的优点是低成本、高速率且低功耗，因此也就成为设计手持遥控器的首选[2]。除此之外，在基于单片机的智能家居设计中，红外通信作为单片机之间的通信手段与电信市话通信手段结合，实现了对家居异常情况(盗窃、火警、燃气泄漏、漏水等)电话远程报警、远程遥控功能[3]。1.3主要设计内容及预期目标本设计的主要设计内容是：用三极管放大电路对音频输入口得到的音频信号进行无失真的放大，送到三极管与发射头组成的发射电路进行发射，接收部分由红外接收头接收到的信号再传入后再由音频功率放大芯片进行放大输出，最后得到质量较好的音频信号。本设计要达到的预期目标为：利用红外发光管和红外接收管作为收发器件，来实现定向传输语音信号，传输距离为3m，接收的声音无明显失真，制作一个红外光通信中继转发节点，可以改变通信方向90°，延长通信距离。第2章 红外通信技术分析2.1红外通信的基本原理及特点红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号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。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）[4]和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）以及自适应调制（ADM）[5]三种方法。同样的通过红外发射管还可以发射最基本的模拟信号，即接收端可以根据接收到的红外光线的强度可以产生不同的电流大小，即可还原发射端的模拟信号。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号或模拟信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。红外通信的优点是兼容性强，能被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据传输；主要是用来取代点对点的线缆连接；新的通讯标准兼容早期的通讯标准；小角度（30度以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。其缺点为通信距离短，通信过程中不能移动，遇障碍物通信中断；目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）；功能单一，扩展性差。2.2红外通信技术对计算机技术的冲击红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。执行红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，