摘 要： 詳細介紹了Vishay公司先進的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)中的應用實例。
關鍵詞： 紅外通信 串行通信 TFDx4xxx TOIM3232 電子抄表系統(tǒng)
隨著電子技術的飛速發(fā)展，各種體積小、功能強的便攜式電子產品不斷涌現。為了便于控制設備以及和網絡連接，紅外通訊作為一種簡便的無線通訊技術在電子設備中得到了廣泛的應用。作者在設計樓宇自動抄表系統(tǒng)時，利用Vishay公司先進的TFDx4xxx系列串行紅外收發(fā)器及其控制器TOIM3232實現了電子式記表器與手持式抄表機之間的紅外串行通訊。下面簡單介紹之。
1 TFDx4xxx串行紅外收發(fā)模塊
TFDx4xxx系列產品為vishay公司推出的串行紅外收發(fā)模塊，共有三種型號：TFDU4100、TFDS4500和TFDT4500。三種模塊均為低功耗、符合IrDA1.2串行紅外傳輸標準的紅外收發(fā)模塊，其最高的紅外傳輸速度可達115.2Kbit/s。三種模塊的內部構造、功能完全相同，只是外形結構和引腳號略有差別。該紅外傳輸模塊內部集成了紅外發(fā)射、傳輸、控制IC等部分，為現今市場上最小的紅外發(fā)射模塊。該模塊在小型便攜設備(如掌上電腦、小型照相機、復印機、手機、家電產品等)上有著廣泛的應用空間。
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的特性有：
·符合IrDA1.2標準(傳輸速度高達115.2Kbit/s)
·大范圍的工作電壓(2.7V～5.5V)
·通過Vcc1/SD端可控制模塊進入低功耗休眠狀態(tài)
·模塊具有很大的傳輸范圍(在115.2Kbit/s時可達3m)
·具有三種外形封裝：普通封裝(9.7mm×4.7mm×4.0mm)；側式封裝(13.00mm×5.95mm×5.30mm)；頂式封裝(13.00mm×7.60mm×5.95mm)
·內部帶有過壓保護裝置，不需要附件
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的功能結構圖如圖1所示。
TFDx4xxx紅外收發(fā)模塊的引腳號、名稱、功能等的介紹見表1。
引腳SC(Sensitivity Control)控制接收模塊的靈敏度，當SC引腳接高電平時，模塊的靈敏度提高，模塊可以感測到非常弱的紅外信號，這樣可以擴大紅外信號的傳輸距離，但是模塊的抗干擾能力也被降低；當SC引腳接低電平時，模塊的靈敏度降低，但是模塊的抗干擾能力有所提高；當傳輸距離不是太遠或者在強亮光環(huán)境下使用時，通常情況下建議把SC腳懸空或者接地。
引腳Vcc1/SD為電源/關閉引腳，當該腳為低電平時，紅外傳輸模塊關閉。
2 串行紅外傳輸控制器TOIM3232
根據IrDA紅外傳輸標準，串行紅外傳輸采用特定的脈沖編碼標準，該標準與RS232串行傳輸標準不同。若兩設備之間進行串行紅外通訊，就需要一個傳輸控制器，以進行RS232編碼和IrDA編碼之間的轉換。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)器而設計的。
在輸出模式下，TOIM3232可把RS232輸出信號轉變成符合IrDA標準的信號以驅動紅外發(fā)射器；在接收模式下，TOIM3232可把IrDA輸入信號轉變成符合RS232標準的信號；TOIM3232的紅外傳輸速度范圍為2.4Kbit/s～115.2Kbit/s。TOIM3232內部有一個
3.6864MHz的晶振，用以實現脈沖的擴張和壓縮。該時鐘信號既可以由內部晶振產生也可用外部時鐘實現。該控制器可通過RS232口進行編程控制，其輸出脈沖寬度可程控為1.627μs或3/16位長。
TOIM3232的功能結構框圖如圖2所示，各引腳符號、功能等見表2。
當引腳BR/D＝1時，TOIM3232把由TD－232傳來的數據的低7位認為是命令字。當引腳BR/D恢復低電平時，TOIM3232立即轉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：沒定義
S1，S2：用戶自定義位，用以控制輸出引腳S1和S2
S0：IrDA標準脈沖選擇
S0＝1時選擇1.627μs輸出脈沖
S0＝0時選擇3/16位長輸出脈沖(功耗較大，建議不使用)
B0，B1，B2，B3：波特率選擇字(見表3)。
3 紅外抄表系統(tǒng)的實現
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量，其通過精密分壓電阻、精密電流互感器及采樣電阻將用戶用電的電壓信號和電流信號轉換成小的交流電壓信號，作為采樣信號輸入到計量模塊；計量模塊根據采樣信號的變化計算出電量，并將用戶用電量轉換成計算機能處理的脈沖信號和直接驅動機電計度器的驅動信號；這兩路脈沖信號經過光電耦合器隔離后直接輸入到CPU模塊和I/O端口以及直接驅動顯示模塊；CPU模塊對輸入到I/O端口的脈沖信號進行累計和運算，得到相應用戶的用電量、最大用電量(可按月、季統(tǒng)計)及最大用電電流等用電信息，并將這些數據隨時加以更新和保持。為了便于數據統(tǒng)計，系統(tǒng)設計了一串行紅外傳輸模塊，用以和帶有標準紅外串行通訊口的手持式抄表電腦進行通訊，以便于抄表員利用手持抄表器對整棟大樓進行用電量的統(tǒng)計。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實現與手持式電腦的串行紅外通訊。實驗證明，抄表系統(tǒng)的紅外通訊性能良好，抗干擾能力滿足實際需求。
參考文獻
1 張有德，趙志英，涂時亮.單片微型機原理、應用與實驗.上海：復旦大學出版社，1993