《工业控制计算机》2020年第33卷第6期
激光因其亮度高、方向性强、单性好等特性广泛应用于模拟军事武器装备和武器训练中[1]。以激光代替实弹的方法训练士兵射击，实战模拟性强，节省成本，环保经济在实战演练中因其高逼真性、安全、公平等特点，广为使用[2-3]。作战过程类似真人CS 游戏，士兵各持激光发射机(士兵训练)，佩戴具有光电感应的头盔和“防弹”背心，一旦“中”，头盔发出“阵亡或负伤”提示音，模拟作战过程中双方战损伤亡情况需要通过无线通讯实时信息交汇。红外通讯即在950nm 近红外波段通过调制解调传递信息。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号通过红外发射管发射红外信号[4]。接收端将接收到的信号进行放大，滤波，整形处理，还原二进制数字信号进行后续信息统计[5-6]。鉴于激光发射机为步兵训练穿戴设备，选择的无线通讯模块必备功耗低，保密性强，体积小，重量轻特性。综观目前常见的红外、蓝牙、Wi-Fi 、ZigBee 、无线通讯、红外通讯因其操作简单，成本低，功耗小，体积小，重量轻，易嵌入，是步兵穿戴设备进行无线通讯的不二之选。目前红外通讯基本采用分立元件进行搭建，抗干扰 能力差，且调试困难，难以批量生产，距离商业应用有一定差距[7]。鉴于激光中具备CPU 主控芯片，具有串口通讯功能，选用VISHAY 厂家的TFDU4101高集成芯片完成数据传输。1系统原理设计1.1硬件设计
本设计采用红外传输专用芯片TFDU4101，集成整形滤波、驱动电路、红外发射接收于一体，并对整体进行电磁干扰防护，因此相对分立元件搭建的电路具备高抗干扰性。TFDU4101兼容IrDA (红外数据协会)标准2.0，最大传输速率为115.2kb /s ,2.4V~5.5V 电压范围内均可工作，工作在接收状态时，最小工作电流为0.12mA [8]，功耗极小。
发送红外数据时,CPU 通过串口传输至TXD 端，信号经过内部逻辑转换和驱动器后，通过红外发射管发送出去。同此，红外接收管接收到数据时，放大、比较、整形后传至RXD 端进行后遥控器学习
续数据处理。
CPU 串口通讯RS232数据协议和红外通讯的标准不兼容。为节省功耗，减少发射管无效发射时间,TFDU4101对信号脉宽压缩，使得信号宽度变窄。红外编码和RS232协议逻辑电平定义不兼容。该终端的TXD 引脚和RS232串口通讯的TXD 引脚直接互联无法通讯。协议间需进行协议逻辑转换。本系统该功能模块选用芯片TOIM4232。TOIM4232的主要功能为当通过串口发送数据时压缩脉宽。同样，将接收到的红外数据进行拉长符合串口通讯RS232的标准。经过逻辑转换模块传至TOIM4232的
脉宽为1.627μs 或3/16的脉宽[9]。
3.6864M 晶振通过X1、X2引脚为TOIM4232变换脉宽时精确计时。TD_232和RD_232和CPU 串口RS232相连。逻辑转换之后TD_LED 和RD_LED 和红外发射和接收管相连。激光发射机端的整个红外通讯的原理如图1所示。
图1红外通讯原理图
1.2系统软件设计
系统上电之后需对TDFU4101进行配置，对其波特率、脉宽等进行初始化，初始化代码如下:
void init_TOIM4232穴void雪邀
RESET_4232=1鸦//复位芯片TOIM4232，复位之后脉宽直流调压器
红外通讯模块在激光发射机中的应用
郭凤玲
耿
凯
动力钳何
刚(华北光电技术研究所激光技术研究部，北京100015)
Application of Infrared Communication in Laser Transmitter 摘要：激光发射机因其战场氛围浓、训练针对性强、危险系数低等优点在军事训练中广泛应用。模拟作战过程中双方战损伤亡情况需要通过无线通讯实时信息交汇。因其为步兵穿戴设备，减轻负重要求设备必备体积小、可靠性高、保密性强等特性，该设计采用红外通讯高度集成模块完成无线信息传输。目前市面多采取分散器件搭建系统，不便于批量生产调试，抗干扰能力差，体积大。训练器材采用TFDU4101模块进行红外发射和接收。实验结果证明，最大传输速率115.2kb /s ，大小2cm×2cm ，误码率0.02%，最远通讯距离10m 。可与主控串口通讯，实现数据快速、可靠传输，且体积小可移植性强。
关键词：激光发射机；激光应用；红外通讯;TFDU4101
Abstract 押The laser transmitter is widely used in military training because of its strong atmosphere熏strong training and low risk factors.In order to count the damage of both sides熏wireless communication is required.At the same time熏cost熏size and weight are also very important.Infrared 电磁大锅灶
communication between the laser gun and the helmet can ensure the privacy of the data.Most design adopt dispersed devices for infrared communication熏which makes mass production difficult and cost.The integrated circuit TFDU4101is used in this design.The experimental results show that the maximum transmission rate of the module is 11.52KB /s熏which satisfies the rapid transmission of small data.The module size is 2cm x 2cm熏which meets the needs of miniaturization.
铅笔加工hkcpwKeywords 押laser transmitter熏laser application熏infrared
communication熏TFDU4101
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