摘 要： 詳細(xì)介紹了Vishay公司先進(jìn)的TFDx4xxx系列串行紅外收發(fā)器及其控制器TOIM3232，并給出了其在紅外抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞： 紅外通信 串行通信 TFDx4xxx TOIM3232 電子抄表系統(tǒng)
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種體積小、功能強(qiáng)的便攜式電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。為了便于控制設(shè)備以及和網(wǎng)絡(luò)連接，紅外通訊作為一種簡(jiǎn)便的無(wú)線通訊技術(shù)在電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。作者在設(shè)計(jì)樓宇自動(dòng)抄表系統(tǒng)時(shí)，利用Vishay公司先進(jìn)的TFDx4xxx系列串行紅外收發(fā)器及其控制器TOIM3232實(shí)現(xiàn)了電子式記表器與手持式抄表機(jī)之間的紅外串行通訊。下面簡(jiǎn)單介紹之。
1 TFDx4xxx串行紅外收發(fā)模塊
TFDx4xxx系列產(chǎn)品為vishay公司推出的串行紅外收發(fā)模塊，共有三種型號(hào)：TFDU4100、TFDS4500和TFDT4500。三種模塊均為低功耗、符合IrDA1.2串行紅外傳輸標(biāo)準(zhǔn)的紅外收發(fā)模塊，其最高的紅外傳輸速度可達(dá)115.2Kbit/s。三種模塊的內(nèi)部構(gòu)造、功能完全相同，只是外形結(jié)構(gòu)和引腳號(hào)略有差別。該紅外傳輸模塊內(nèi)部集成了紅外發(fā)射、傳輸、控制IC等部分，為現(xiàn)今市場(chǎng)上最小的紅外發(fā)射模塊。該模塊在小型便攜設(shè)備(如掌上電腦、小型照相機(jī)、復(fù)印機(jī)、手機(jī)、家電產(chǎn)品等)上有著廣泛的應(yīng)用空間。
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的特性有：
·符合IrDA1.2標(biāo)準(zhǔn)(傳輸速度高達(dá)115.2Kbit/s)
·大范圍的工作電壓(2.7V～5.5V)
·通過(guò)Vcc1/SD端可控制模塊進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)
·模塊具有很大的傳輸范圍(在115.2Kbit/s時(shí)可達(dá)3m)
·具有三種外形封裝：普通封裝(9.7mm×4.7mm×4.0mm)；側(cè)式封裝(13.00mm×5.95mm×5.30mm)；頂式封裝(13.00mm×7.60mm×5.95mm)
·內(nèi)部帶有過(guò)壓保護(hù)裝置，不需要附件
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的引腳號(hào)、名稱、功能等的介紹見(jiàn)表1。
引腳SC(Sensitivity Control)控制接收模塊的靈敏度，當(dāng)SC引腳接高電平時(shí)，模塊的靈敏度提高，模塊可以感測(cè)到非常弱的紅外信號(hào)，這樣可以擴(kuò)大紅外信號(hào)的傳輸距離，但是模塊的抗干擾能力也被降低；當(dāng)SC引腳接低電平時(shí)，模塊的靈敏度降低，但是模塊的抗干擾能力有所提高；當(dāng)傳輸距離不是太遠(yuǎn)或者在強(qiáng)亮光環(huán)境下使用時(shí)，通常情況下建議把SC腳懸空或者接地。
引腳Vcc1/SD為電源/關(guān)閉引腳，當(dāng)該腳為低電平時(shí)，紅外傳輸模塊關(guān)閉。
2 串行紅外傳輸控制器TOIM3232
根據(jù)IrDA紅外傳輸標(biāo)準(zhǔn)，串行紅外傳輸采用特定的脈沖編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)與RS232串行傳輸標(biāo)準(zhǔn)不同。若兩設(shè)備之間進(jìn)行串行紅外通訊，就需要一個(gè)傳輸控制器，以進(jìn)行RS232編碼和IrDA編碼之間的轉(zhuǎn)換。TOIM3232串行紅外傳輸控制器就是Vishay公司為配合TFDx4xxx系列紅外收發(fā)器而設(shè)計(jì)的。
在輸出模式下，TOIM3232可把RS232輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變成符合IrDA標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)以驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器；在接收模式下，TOIM3232可把IrDA輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變成符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)；TOIM3232的紅外傳輸速度范圍為2.4Kbit/s～115.2Kbit/s。TOIM3232內(nèi)部有一個(gè)
3.6864MHz的晶振，用以實(shí)現(xiàn)脈沖的擴(kuò)張和壓縮。該時(shí)鐘信號(hào)既可以由內(nèi)部晶振產(chǎn)生也可用外部時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)。該控制器可通過(guò)RS232口進(jìn)行編程控制，其輸出脈沖寬度可程控為1.627μs或3/16位長(zhǎng)。
TOIM3232的功能結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，各引腳符號(hào)、功能等見(jiàn)表2。
當(dāng)引腳BR/D＝1時(shí)，TOIM3232把由TD－232傳來(lái)的數(shù)據(jù)的低7位認(rèn)為是命令字。當(dāng)引腳BR/D恢復(fù)低電平時(shí)，TOIM3232立即轉(zhuǎn)換成新命令所定義的脈沖編碼方式。TOIM3232命令字的格式如下：
其中，X：沒(méi)定義
S1，S2：用戶自定義位，用以控制輸出引腳S1和S2
S0：IrDA標(biāo)準(zhǔn)脈沖選擇
S0＝1時(shí)選擇1.627μs輸出脈沖
S0＝0時(shí)選擇3/16位長(zhǎng)輸出脈沖(功耗較大，建議不使用)
B0，B1，B2，B3：波特率選擇字(見(jiàn)表3)。
3 紅外抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
紅外抄表系統(tǒng)的原理圖如圖3所示，電子式多用戶電度表用以完成用戶用電量的計(jì)量，其通過(guò)精密分壓電阻、精密電流互感器及采樣電阻將用戶用電的電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成小的交流電壓信號(hào)，作為采樣信號(hào)輸入到計(jì)量模塊；計(jì)量模塊根據(jù)采樣信號(hào)的變化計(jì)算出電量，并將用戶用電量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的脈沖信號(hào)和直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電計(jì)度器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；這兩路脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器隔離后直接輸入到CPU模塊和I/O端口以及直接驅(qū)動(dòng)顯示模塊；CPU模塊對(duì)輸入到I/O端口的脈沖信號(hào)進(jìn)行累計(jì)和運(yùn)算，得到相應(yīng)用戶的用電量、最大用電量(可按月、季統(tǒng)計(jì))及最大用電電流等用電信息，并將這些數(shù)據(jù)隨時(shí)加以更新和保持。為了便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一串行紅外傳輸模塊，用以和帶有標(biāo)準(zhǔn)紅外串行通訊口的手持式抄表電腦進(jìn)行通訊，以便于抄表員利用手持抄表器對(duì)整棟大樓進(jìn)行用電量的統(tǒng)計(jì)。電子式電度表采用了TFDS4000作為紅外收發(fā)器，利用TOIM3232作為紅外編碼控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)與手持式電腦的串行紅外通訊。實(shí)驗(yàn)證明，抄表系統(tǒng)的紅外通訊性能良好，抗干擾能力滿足實(shí)際需求。
參考文獻(xiàn)
1 張有德，趙志英，涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1993