PC机与MCS-51单片机的串口通信
图4-6 单片机红外通信硬件原理图
（a）红外发射管（b）红外接收管
图4-7 红外发射管和红外一体化接收头
一、红外发射硬件电路
红外线发射器由于控制方式不同，很难做到一体化，大多是由分力元件组装而成。本章节将重点讲一下红外线发射器电路原理图见图4-8所示。
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硬件电路设计
图4-8 红外发射电路原理图
红外发送电路的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端TXD（接图中IN端）送出并驱动YF1，若数位“0”使YF1输出高电平，通过YF2、YF3和电阻R2电容C组成的震荡电路，将信号调制成38kHz的载波信号，并利用红外发射管D以光脉冲的形式向外发送。若数位“1”YF1输出低电平，使YF2和YF3停止震荡，使 YF4输出高电平使驱动管8550截止，红外发射管D不发射红外光。 二、红外接收硬件电路
红外线接收器是红外线通信成败的关键所在，以前大多采用红外线接收专用芯片CA20106A 以及外围部分元器件（红外线接收管、电阻、电容等）。实际使用时常出现接收灵敏度过高或过低，工作欠稳定，加之装配焊接麻烦、调试不便、体积大、抗干扰能力较差等等，现已基本被淘汰。目前采用最多的是一种一体化的红外线接收头，体积小巧（外形类似三极管）、价格低廉、使用方便、无须调整、抗干扰能力强、工作稳定可靠。红外接收电路选用新日本株式会社公司生产的专用红外一体化接收头SM0038，集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，因此它适合于各种红外线数据的传输，是代替CA20106A和接收二极管等红外接收放大器的理想元件。
图4-7（b）是其正视图（半球面的红外线接收面正对我们），三个输出脚依次为： GND（地）、+（电源正端）、OUT（红外线经接收后经解调、整形的输出脚）。
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PC机与MCS-51单片机的串口通信
图4-11 红外接收基本电路
根据SM0038的工作原理对其外围电路进行设计，具体硬件原理图见图4－11所示，其中1端为接地脚，2端接电源，3端接信号输出端，R和C组成去耦电路抑制电源干扰。由于红外一体化接收头SM0038的灵敏度高，因此在实际应用电路中要在电源和地之间外接上拉电阻来抗干扰。
4.3PC机模块
根据系统功能要求以及PC机硬件电路设计思路（如图3－2所示）对PC机模块进行设计，要使PC机通过红外线准确的接收与发送，必须要对其外围电路进行设计。由于无线收发装置工作于TTL逻辑电平（0V和5V），而计算机RS-232总线上输入、输出数据和控制信号为+12V左右的电压，因此用IC1（MAX232CPE）进行转换。如图4－12为PC机部分的电路原理图。
图4－12 PC机收发数据电路原理图
一、数据的传输
对所设计的原理图进行分析，数据的传输分为两大部分：数据的发送和数据的接收。下面就两部分作一下介绍。
1、数据发送
当电路工作于发送数据状态时，PC机的RTS端输出高电平，经IC1电平转换打开IC3（74LS08）的与门B1，使PC机TXD端输出的数据经红外发射电路发射出去；
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硬件电路设计
RTS信号IC1反相后作为CTS信号送入计算机，同时还关闭与门B2；使计算机不接收其它数据信号。
2、数据接收
当电路工作于接收数据状态时，计算机的RTS端输出和CTS端输入均为低电平，使IC3的B1、B2的工作状态正好相反，发射部分被B1封锁，与门B2则打开使用权电路处于接收工作状态，从红外接收端接收过来的数据由RXD端送处计算机。该必发器的数据传输速率最好设在2400b/s为宜，以确保数据传输的可靠性。 二、器件的介绍
1、RS-232C
RS-232C是美国电气工业协会推广使用的一种串得通信总路线标准，是DCE(数据通信设备，如微机)和DTE(数据终端设备，如CRT)间传输串行数据的接口总线。
RS-232C最大传输距离为15m，最高传输速率约20kbps，信号的逻辑0电平为+3V～+15V。逻辑1电平为-3V～-15V。
电气特性：
? EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定； ? 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V
逻辑0(SPACE)=+3～＋15V
? 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： ? 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V ? 信号无效（断开，OFF状态，负电压）＝-3V～-15V 2、RS-232连接器DB-9
DB-9是RS-232信号线的连接器，其连接器的机械特性见图(4－13)，表 1所示RS-232信号线名称、符号以及对应在DB-9上的针脚号。
图4－13连接器的机械特性
表3-1 RS-232信号线和DB-9引脚关系
符号 名称 第19页 (共41页)
引脚 PC机与MCS-51单片机的串口通信
DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI
接收信号载波检测 数据接收线 数据发送线 DTE装置数据就绪 公共地 DCE装置就绪 请求发送 清除发送 振铃指示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3、电平转换器MAX232CPE
由于RS-232C总线上传输的信号逻辑电平与TTL逻辑电平差异很大，所以就存在这两种电平的转换问题，下面就介绍一下电平转换器MAX232CPE。
MAX232CPE能将RS-232C电平转换成TTL电平，也能将TTL电平转换成RS-232C电平，只需单+5V供电，由内部升高电路产生10V～+12V。内部有两个发送器(TTL电平转换为RS-232C电平)和两个接收器(RS-232电平转换为TTL电平)。MAX232CPE芯片引脚排列和外部元件连接线路如图4－14所示。
图 4－14 MAX232CPE 电平转换器及外接元件图
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