CN102930709B - 一种具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，包括：38K载波发生电路、信号耦合电路、红外信号发射电路、红外信号接收电路以及收发自控制电路，其中所述信号耦合电路的输入端接入一个TXD信号线，输出端分别电连接至38K载波发生电路和收发自控制电路；所述38K载波发生电路电连接至红外信号发射电路；所述红外信号接收电路的输出端接入一个RXD信号线，输入端电连接至收发自控制电路。本发明电路不需额外控制和载波信号，以TTL电平直接发射和接收红外数据，电路简单可靠，具有较高的性价比和通用性，适合应用于电脑、掌机、单片机系统等直接连接远红外通讯接口的应用。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种应用于电表、电脑、掌机之间的远红外抄表通讯电路。
背景技术
远红外通讯广泛应用于手持式设备和电脑与电表的无线抄表应用中。因为远红外发射的信号带38K载波调制，并且发射功率大，发射时接收端会同步收到自己发射的红外信号，照成数据堵塞，因此需要增加一片单片机来产生38K载波和收发判断控制，增加了成本和软件工作量，收发控制通过单片机软件判断而降低了系统可靠性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术存在的缺陷，设计一种应用于电表、电脑、掌机之间的远红外抄表通讯电路，包括：38K载波发生模块，信号耦合模块，红外信号发射模块，红外信号接收模块，收发自控制模块。该电路满足（中华人民共和国电力行业标准DL/T 645-2007）对于远红外通讯物理层的要求。本电路使用1片非门电路74HC14完成了载波发生，信号调制，收发自控制，与普通TTL电平直接连接。适合应用于电脑、掌机、单片机系统等直接连接远红外通讯接口的应用。本电路不需额外控制和载波信号，以TTL电平直接发射和接收红外数据，电路简单可靠，具有较高的性价比和通用性。
为了实现上述设计目的，本发明的技术方案1，设计一种适用于电表、手持机或电脑设备上的远红外通讯电路，使用信号耦合电路、红外信号收发电路和收发自控制电路，实现对电表、PDA设备等的直接远红外通讯应用。
本发明的技术方案1：具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路包括：38K载波发生电路、信号耦合电路、红外信号发射电路、红外信号接收电路以及收发自控制电路，其中所述信号耦合电路的输入端接入一个TXD信号线，输出端分别电连接至38K载波发生电路和收发自控制电路；所述38K载波发生电路电连接至红外信号发射电路；所述红外信号接收电路的输出端接入一个RXD信号线，输入端电连接至收发自控制电路。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述38K载波发生电路是由第一电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、38K晶振单元Y1和非门单元U1A组成，其中所述第五电阻R5为起振电阻，使得非门单元U1A不停地反向开始振荡，从而使其起振后的振荡频率与38K晶振单元Y1发生谐振，使得最终的振荡频率为38K；所述第一电阻R1为阻抗匹配电阻，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡强度；所述电容C1,C2为谐振电容，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡稳定性和可靠性。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述信号耦合电路是由第二电阻R2、第三二极管D3，非门单元U1B,U1C组成，所述非门单元U1C进一步接入一个TXD信号线。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述红外信号发射电路是由第四电阻R4、第八电阻R8、第一三极管Q1、红外发射二极管D1组成。
进一步地，在本发明的优选实施例中，在常态下，所述TXD信号线为高电平，非门单元U1C输出低电平，经过第三二极管D3后将非门单元U1B输入信号拉至低电平，所述非门单元U1B输出高电平使得Q1截止，此时第一二极管D1不发送红外信号；当TXD信号线发射低电平信号时，非门单元U1C输出为高电平，使得第三二极管D3截止，由所述38K载波发生电路生成的38K信号经过第二电阻R2传递至非门单元U1B以输出带38K载波信号的TXD电平信号；带载波信号的TXD信号通过所述第四电阻R4控制第一三极管Q1的导通和截止，在导通时电流流过第一三极管Q1、红外发射二极管D1、第八电阻R8至接地GND，红外发射二极管D1产生红外信号并发射，在截止时第一三极管Q1截止，红外发射二极管D1不发射红外信号。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述红外信号接收电路是由第三电阻R3、第七电阻R7、第四电容C4、远红外接收一体头U2和非门单元U1D,U1E组成，其中所述第七电阻R7和第四电容C4组成一级RC滤波电路给远红外接收一体头U2供电，以提高其接收灵敏度和抗干扰性能；所述远红外接收一体头U2接收到红外信号后通过第三电阻R3经过二级非门单元U1D,U1E后以RXD输出接收信号。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述收发自控制电路由第六电阻R6、第三电容C3，第二二极管D2、第四二极管D4和非门单元U1F组成。
进一步地，在本发明的优选实施例中，在常态下，TXD信号线未发射信号时第二二极管D2保持截止，非门单元U1F的输入端通过第六电阻R6上拉为高电平，非门单元U1F输出为低电平，此时D4截止，远红外接收一体头U2接收到的红外信号可以依次通过第三电阻R3、非门单元U1E，U1D输出RXD信号；当TXD信号线发射信号时，第二二极管D2被低电平拉低，非门单元U1C输出变为低电平，U1F输出高电平，第四二极管D4导通，非门单元U1E的输入被强制设为高电平，同时远红外接收一体头U2会收到自己之前发射的TXD信号，收到的TXD信号延时us级时间后自远红外接收一体头U2输出，因为第四二极管D4先于U2延时时间将非门单元U1E输入拉至高电平，使得RXD信号仍保持高电平。
进一步地，在本发明的优选实施例中，第六电阻R6和第三电容C3组成一个RC延时电路，当TXD信号为高电平时，第六电阻R6对第三电容C3进行缓慢充电，使得非门单元U1F的输入电压缓慢变高；当TXD信号线发送下一个低电平信号时，第三电容C3被第二二极管D2放电，所述第六电阻R6、第三电容C3重新建立充电时间。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述RC延时电路的延时时间大于远红外接收一体头U2的延时时间，使得其在发送数据时自身的RXD始终不会输出自己的TXD信号，当TXD信号完成发送时，等待处理完数据发送数据时，第六电阻R6对第三电容C3已预先完成充电，非门单元U1F输出低电平，此时第四二极管D4截止。
附图说明
本发明的优选实施方式将在以下通过参照附图的方式加以详细体现，图中的相同功能组件/电路以相同符号加以标记，其中的
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
参照图1，本发明远红外通讯电路的优选实施例包括：38K载波发生电路1、信号耦合电路2、红外信号发射电路3、红外信号接收电路4以及收发自控制电路5，其中所述信号耦合电路2的输入端接入一个TXD信号线，输出端分别电连接至38K载波发生电路1和收发自控制电路5；所述38K载波发生电路1电连接至红外信号发射电路3；所述红外信号接收电路4的输出端接入一个RXD信号线，输入端电连接至收发自控制电路5。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述38K载波发生电路1是由第一电阻R1、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、38K晶振单元Y1和非门单元U1A组成，其中所述第五电阻R5为起振电阻，使得非门单元U1A不停地反向开始振荡，从而使其起振后的振荡频率与38K晶振单元Y1发生谐振，使得最终的振荡频率为38K；所述第一电阻R1为阻抗匹配电阻，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡强度；所述电容C1,C2为谐振电容，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡稳定性和可靠性。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述信号耦合电路2是由第二电阻R2、第三二极管D3，非门单元U1B,U1C组成，所述非门单元U1C进一步接入一个TXD信号线。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述红外信号发射电路3是由第四电阻R4、第八电阻R8、第一三极管Q1、红外发射二极管D1组成。
进一步地，在本发明的优选实施例中，在常态下，所述TXD信号线为高电平，非门单元U1C输出低电平，经过第三二极管D3后将非门单元U1B输入信号拉至低电平，所述非门单元U1B输出高电平使得Q1截止，此时第一二极管D1不发送红外信号；当TXD信号线发射低电平信号时，非门单元U1C输出为高电平，使得第三二极管D3截止，由所述38K载波发生电路1生成的38K信号经过第二电阻R2传递至非门单元U1B以输出带38K载波信号的TXD电平信号；带载波信号的TXD信号通过所述第四电阻R4控制第一三极管Q1的导通和截止，在导通时电流流过第一三极管Q1、红外发射二极管D1、第八电阻R8至接地GND，红外发射二极管D1产生红外信号并发射，在截止时第一三极管Q1截止，红外发射二极管D1不发射红外信号。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述红外信号接收电路4是由第三电阻R3、第七电阻R7、第四电容C4、远红外接收一体头U2和非门单元U1D,U1E组成，其中所述第七电阻R7和第四电容C4组成一级RC滤波电路给远红外接收一体头U2供电，以提高其接收灵敏度和抗干扰性能；所述远红外接收一体头U2接收到红外信号后通过第三电阻R3经过二级非门单元U1D,U1E后以RXD输出接收信号。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述收发自控制电路5由第六电阻R6、第三电容C3，第二二极管D2、第四二极管D4和非门单元U1F组成。
进一步地，在本发明的优选实施例中，在常态下，TXD信号线未发射信号时第二二极管D2保持截止，非门单元U1F的输入端通过第六电阻R6上拉为高电平，非门单元U1F输出为低电平，此时D4截止，远红外接收一体头U2接收到的红外信号可以依次通过第三电阻R3、非门单元U1E，U1D输出RXD信号；当TXD信号线发射信号时，第二二极管D2被低电平拉低，非门单元U1C输出变为低电平，U1F输出高电平，第四二极管D4导通，非门单元U1E的输入被强制设为高电平，同时远红外接收一体头U2会收到自己之前发射的TXD信号，收到的TXD信号延时us级时间后自远红外接收一体头U2输出，因为第四二极管D4先于U2延时时间将非门单元U1E输入拉至高电平，使得RXD信号仍保持高电平。
进一步地，在本发明的优选实施例中，第六电阻R6和第三电容C3组成一个RC延时电路，当TXD信号为高电平时，第六电阻R6对第三电容C3进行缓慢充电，使得非门单元U1F的输入电压缓慢变高；当TXD信号线发送下一个低电平信号时，第三电容C3被第二二极管D2放电，所述第六电阻R6、第三电容C3重新建立充电时间。
进一步地，在本发明的优选实施例中，所述RC延时电路的延时时间大于远红外接收一体头U2的延时时间，使得其在发送数据时自身的RXD始终不会输出自己的TXD信号，当TXD信号完成发送时，等待处理完数据发送数据时，第六电阻R6对第三电容C3已预先完成充电，非门单元U1F输出低电平，此时第四二极管D4截止。
以上仅为本发明的优选实施方式，旨在体现本发明的突出技术效果和优势，并非是对本发明的技术方案的限制。本领域技术人员应当了解的是，一切基于本发明技术内容所作出的修改、变化或者替代技术特征，皆应当涵盖于本发明所附权利要求主张的技术范畴内。
Claims (9)
1.一种具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路， 38K载波发生电路（1）、信号耦合电路（2）、红外信号发射电路（3）、红外信号接收电路（4）以及收发自控制电路（5），其中
所述信号耦合电路（2）的输入端接入一个TXD信号线，输出端分别电连接至38K载波发生电路（1）和收发自控制电路（5）；所述38K载波发生电路（1）电连接至红外信号发射电路（3）；所述红外信号接收电路（4）的输出端接入一个RXD信号线，输入端电连接至收发自控制电路（5），其特征在于：所述38K载波发生电路（1）是由第一电阻R1、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、38K晶振单元Y1和非门单元U1A组成，其中
所述第五电阻R5为起振电阻，使得非门单元U1A不停地反向开始振荡，从而使其起振后的振荡频率与38K晶振单元Y1发生谐振，使得最终的振荡频率为38K；所述第一电阻R1为阻抗匹配电阻，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡强度；所述电容C1,C2为谐振电容，用以提高所述38K晶振单元Y1的振荡稳定性和可靠性。
2.如权利要求1所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：所述信号耦合电路（2）是由第二电阻R2、第三二极管D3，非门单元U1B,U1C 组成，所述非门单元U1C进一步接入一个TXD信号线。
3.如权利要求1所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：所述红外信号发射电路（3）是由第四电阻R4、第八电阻R8、第一三极管Q1、红外发射二极管D1组成。
4.如权利要求3所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：在常态下，所述TXD信号线为高电平，非门单元U1C输出低电平，经过第三二极管D3后将非门单元U1B输入信号拉至低电平，所述非门单元U1B输出高电平使得Q1截止，此时第一二极管D1不发送红外信号；当TXD信号线发射低电平信号时，非门单元U1C输出为高电平，使得第三二极管D3截止，由所述38K载波发生电路（1）生成的38K信号经过第二电阻R2传递至非门单元U1B以输出带38K载波信号的TXD电平信号；带载波信号的TXD信号通过所述第四电阻R4控制第一三极管Q1的导通和截止，在导通时电流流过第一三极管Q1、红外发射二极管D1、第八电阻R8至接地GND，红外发射二极管D1产生红外信号并发射，在截止时第一三极管Q1截止，红外发射二极管D1不发射红外信号。
5.如权利要求1所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：所述红外信号接收电路（4）是由第三电阻R3、第七电阻R7、第四电容C4、远红外接收一体头U2和非门单元U1D,U1E组成，其中
所述第七电阻R7和第四电容C4组成一级RC滤波电路给远红外接收一体头U2供电，以提高其接收灵敏度和抗干扰性能；所述远红外接收一体头U2接收到红外信号后通过第三电阻R3经过二级非门单元U1D,U1E后以RXD输出接收信号。
6.如权利要求1所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：所述收发自控制电路（5）由第六电阻R6、第三电容C3，第二二极管D2、第四二极管D4和非门单元U1F组成。
7.如权利要求6所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：在常态下，TXD信号线未发射信号时第二二极管D2保持截止，非门单元U1F的输入端通过第六电阻R6上拉为高电平，非门单元U1F输出为低电平，此时D4截止，远红外接收一体头U2接收到的红外信号依次通过第三电阻R3、非门单元U1E，U1D输出RXD信号；当TXD信号线发射信号时，第二二极管D2被低电平拉低，非门单元U1C输出变为低电平，U1F输出高电平，第四二极管D4导通，非门单元U1E的输入被强制设为高电平，同时远红外接收一体头U2会收到自己之前发射的TXD信号，收到的TXD信号延时us级时间后自远红外接收一体头U2输出，因为第四二极管D4先于U2延时时间将非门单元U1E输入拉至高电平，使得RXD信号仍保持高电平。
8.如权利要求7所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：第六电阻R6和第三电容C3组成一个RC延时电路，当TXD信号为高电平时，第六电阻R6对第三电容C3进行缓慢充电，使得非门单元U1F的输入电压缓慢变高；当TXD信号线发送下一个低电平信号时，第三电容C3被第二二极管D2放电，所述第六电阻R6、第三电容C3重新建立充电时间。
9.如权利要求8所述的具有硬件收发自控制功能的远红外通讯电路，其特征在于：所述RC延时电路的延时时间大于远红外接收一体头U2的延时时间，使得其在发送数据时自身的RXD始终不会输出自己的TXD信号，当TXD信号完成发送时，等待处理完数据发送数据时，第六电阻R6对第三电容C3已预先完成充电，非门单元U1F输出低电平，此时第四二极管D4截止。
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