基于串行红外协议收发模块实现红外无线通信电路的设计

作者：朱延钊 

目前的单片机应用系统之间一般都使用UART进行通信，通过电平转换口将信号变成RS232或RS485信号来进行直接通信。这种有线通信的好处是通信误码率比较低，受干扰的机率相对较少，但对于要经常插拔通信线的系统来说，有线通信反而容易出现故障。笔者在开发织机控制系统时，要用一个手持式编程器来修改控制系统的工作参数。在实际使用过程中，由于工作人员要经常插拔通信线，因此会经常出现接触不良、绕毁通信芯片的情况。利用ZiLOG公司生产的IrDA芯片ZHX1010设计了一个红外无线通信电路。

1 ZHX1010介绍

ZHX1010是一个符号IrDA SIR（Serial Infrared，串行红外协议）的收发模块，该模块在1米范围内的最高速度可达115.2kbps。而且它的供电范围较宽（2.4～5.5V），可方便地与各种电压的CPU进行接口。

ZHX1010在3V供电时，其典型电流只有90μA，非常适用于电池供电产品。此外，ZHX1010体积小，仅有9.9mm×3.7mm，且其外围元件少（只需一个电阻和一个电容）。

ZHX1010有6个引脚，依次是LEDA、TXD、RXD、SD、Vcc和GND。LEDA内部与IRED红外发光二极管相连，外部接一限流电阻到Vcc，以给红外管提供工作电流。但应注意提供的最大电流不能超过500mA（20%的占空比）。TXD是数据发送引脚，该脚内部带有下拉电阻，可以直接接到MCU的数据发送端，当器件进入省电模式时，该下拉电阻开路。RXD是接收到红外数据后的输出脚，它是一个三态输出引脚，摆率控制的CMOS输出驱动器可驱动标准CMOS或LSTTL负载。该引脚无需外接电阻。SD是省电模式控制脚，该引脚输入高电平时，ZHX1010进入省电模式，此时的最大电流只有1μA。

2 ZHX1010与AT89C51的接口电路

AT89C51的工作电压为5V，而ZHX1010的工作电压范围较宽，从2.4V到5.5V，因此可以直接相连。此外，AT89C51有一个UART，非常适合于传输串行数据，当使用22.1184MHz的晶振时，其最高波特率可以达到115.2kbps。

图1给出了ZHX1010与AT89C51的具体接口连接方式。

3 程序设计

使用ZHX1010的目的是在两个单片机系统之间进行无线数据通信，因此，AT89C51的UART应工作于方式2，而且应使其波特率可调，以适用于不同通信距离的应用场合。其工作方式初始化程序如下：

InitComm：

MOV TMOD，#21H
MOV TH1，#250 ;22.1184M晶振
MOV TL1，#250 ；9600bps
SETB TR1
MOV SCON，#50H
MOV 87H，#0H
CLR RI
SETB REN
SETB ES ;允许接收中断
RET

为了避免数据丢失，接收红外数据采用中断方式，接收到的数据可保存在cReceBuffer中，中断部分的具体程序如下：

cReceBuffer EQU 40H ;数据接收缓冲区
cReceLen EQU 50H ;数据接收长度

CommIntProc：

PUSH ACC
PUSH R0
MOV A，#cReceBuffer ;计算要保存数据的当前地址
ADD A，cReceLen
MOV R0，A
MOV A，SBUF
MOV @R0，A ;保存收到的数据
INC cReceLen ;收到的数据长度加1
POP R0
POP ACC
RETI

数据收到后，便可根据不同的命令来完成不同的功能：

MOV A，cReceBuffer ;首字节是命令号
CJNE A，#1，Command1；
读取设定的数据
…
Command1：

CJNE A，#2，Command2
;修改设定的数据
…
Command2：
;其他命令
RET

4 总结

在使用ZHX1010时，要注意现场的环境情况。在笔者实际使用过程中，常常会出现收发误码率较高的情况，经检查发现是ZHX1010的红外发送、接收头比较脏，其原因是织造厂的环境比较恶劣，空气比较潮湿，很容易在发送、接收端聚集灰尘，从而影响通信。另外，一个系统完成从发送到接收的状态转换时，要经过至少2ms的延时才能保证接收比较可靠。