一、选题依据（包括课题研究的意义、研究的现状、主要参考文献等） | |||
选题意义： 红外无线通信发展非常迅速，位速率不断提高。据报道，日本斯坦利电气日前开发成功了最高数据传输速度为500Mbit/ 秒的红外通信光收发元件，深度水产首次实现了用LED（Light Emitting Diode，半导体发光二极管） 传输500Mbps 无线传输，成功实现了全双工通信，并在日本电子展2003 会场上做了演示，某些场合的红外无线通信的距离也在逐渐提高，500Mbps 速率的通信已经达到4m的距离，国外已经在实验室实现了距离7m 的红外无线通信[Agilent公司] 。 而通用红外收发器件的发射强度都需要满足IrDA的要求，如Vishay 公司的FIR器件TFDU6102 的发射强度范围为120～350mW/sr ,Agilent 的FIR器件HSDL3600 的发射强度范围为100～400mW/sr 。然而红外通信的距离和安全的限制始终是一对矛盾。 红外收发器件的体积也越来越小，目前，Agilent 有一个型号的红外收发器HSDL23220高度只有2. 5mm ，而Vishay新型的SIR收发器TFBS4711 高度有1. 9mm。目前，有研究把红外无线通信应用到无线局域网(WLAN)，随着技术的成熟，将出现由红外无线通信系统组成的无线局域网，人工智能垃圾桶可以在办公室中实现无线网络。 另外，在旋转机械测量系统中的无线数据传输也可以采用红外无线数据通信方式， 随着体积小巧、位速率高、传输距离较远的红外无线通信技术日益成熟，将在更广泛的领域得到应用。 红外无线数据传输系统的研究是电子信息工程专业知识的一次具体实践，也极大的拓展了个人的专业知识，提高了个人动手能力。系统设计过程中，将涉及到许多方面的的电子专业知识，如红外通信技术、51单片机控制芯片软硬件设计等。红外无线数据传输系统的设计过程，是理论与实践紧密结合的过程，只有将理论应用于实践才能体现其价值。 研究现状： 自从1979 年IBM公司的F. R. Gfeller 发表了关于室内红外无线通信设计与实验的论文以来，已经有许多学者在致力于红外无线通信的研究。主要研究领域包括：红外无线通信的数学模型的建立，强背景干扰下的红外无线通信链路特性的实验研究，红外无线通信调制方式的分析，红外无线通信的均衡技术，红外无线LAN 的原理及多址方式研究，红外无线LAN 的通信协议，红外无线接收、发射的空间分集研究等。 目前，主要研究工作集中在国外，加州大学Berkeley 分校Joseph M. Kahn 教授领导的小组研究主要致力于室内自由空间高速红外无线通信问题，包括理论和实验研究，主要集中在非定向红外散射通信、红外成像接收、多通道通信、判决反馈均衡(DFE ，decision2feedback equalization) 、速率自适应编码、PPM 编码结构等,研究位速率达到50Mbps和100Mbps 。现在很多实验室正在研究在测量反射通道PPM调制的判决反馈问题，多通道光学通信的能量优化问题，采用BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）和QPSK调制时能够分别降低功耗3. 6dB 和3. 2dB. 并对PPM调制方式进行了仿真研究，并给出了多通道光学通信符号干涉研究方法。还对用测量判决反馈均衡器的4PPM 调制方式用于25Mbps 通信进行了研究，给出了荧光灯对通信的影响。用块判决反馈均衡器和平行判决反馈解码对室内无线红外通道下的PPM编码结构进行了分析。John R.Barry 教授主要从事非定向红外无线通信链接进行了研究， 某些机构研究优化了采用非定向LOS 红外发射的短距离通信系统,结果显示，在半径4m 的房间中，没有其他强干扰时，采用球形滤镜，100Mbps 速率的通信只要269mW的光发射功率，而且光发射功率和通信带宽有关系式P∝ B1/ 2 ( B 为通信带宽，P 为光发射功率) . J .B. Carruthers 教授主要从事非定向红外无线通道模式研究和非定向红外无线通信多载波编码研究。 Daniel 等人研究了采用手持终端的红外无线网络，并对红外链路访问层协议的吞吐量、最优的窗口和帧大小进行了研究， 对16Mbps 的链接，采用窗口大小为127 个帧，对吞吐量的最小恢复时间进行了研究。 国内对红外无线通信研究很少，国内的一些实验室在研究红外无线传输在室内的通信性能时，采用DFE 和LMS(最小均方差) 算法调节系数，对速率达到100Mbps 的室内通信进行了仿真，结果与理论分析非常接近。 另外，国内还在红外无线通信的应用领域进行了试验研究，如桂林电子工业学院目前已实现了4Mbps 和16Mbps 位速率的红外数据通信，分别实现了基于ISA（Industrial Architecture，工业标准结构） 总线的4Mpbs 红外无线计算机通信卡和基于PCI（Peripheral Component Interconnect，外部设备互联总线） 总线的16Mbps 红外控制器的设计。目前，红外无线通信已经广泛应用于很多设备，许多笔记本电脑、Palm Pilots、PDA、移动电话、数码相机、无线耳机、MP3、POS（Point of sales，销售点终端） 机、打印机等设备都具有了红外无线通信接口。 由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。 参考文献： [1] 徐海峰，刘贤德.国外无线红外数字通信的研究[J]．红外技术，1998，20（3）：31～35. [2] 陈永甫.红外辐射红外器件与典型应用[M].电子工业出版社,2004. [3] 叶晖．红外通讯协议在嵌入式系统中的实现[J]．电子技术应用，2000，26(7)． [4] 盛琥．一种利用单片机实现的红外通信接口[J]．电子科技．2005(8)． [5] 柏军，胡屏，郭佩英．一种应用于单片机系统的红外串行通信接口[N]．东北电力学院学报,2003,23（2）:39～42． | |||
二、研究方案（包括主要研究内容、研究方法和研究进度安排等） | |||
研究内容： 论文所设计的方向是基片89C51单片机的红外传输的设计。 耐酸碱保护膜红外无线传输技术是一种以红外光作为空间传输介质的短距无线传输技术，传输距离由几厘米至几米。IrDA技术主要是解决设备之间的数据交换及同外设的连接，比如耳机、麦克风、打印机等。另外红外通讯还常用于近距离遥控、双向通讯（半双工方式）。 红外无线传输主要特点是： 1.它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持； 2.通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线数据收发； 3.主要用来取代点对点的线缆连接； 4.新的通讯标准兼容早期的通讯标准； 5.小角度（30°以内）、短距离、点对点直线数据传输，保密性强； 6.传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。 研究方法： 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统主要由发射模块与接收模块两部分组成。发送模块先由键盘操作键值，以二进制信号的形式，传送给单片机，然后单片机将待发送的二进制信号编码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。红外接收模块普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头(如HS0038，它接收红外信号频率为38KHz，周期约为26us)接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再传送给单片机，经单片机解码并由LCD1602液晶显示接收到的数据。系统的构成框图如下图。 之后编写发射模块程序，键盘扫描程序，红外接收模块程序和显示程序，并在Protues上进行仿真以及调试程序。 研究进度安排： 2010.3.3——2010.3.18 开题报告，广泛搜集红外传输设计的相关资料。 2010.3.19——2010.5.1 提出并设计出相关电路图，并完成程序编写，仿真调试。 2010.5.2——2010.5.20 在前面研究和学习的基础上撰写论文； 2010.5.21——…… 准备论文答辩 论文提纲： 摘要 第一章：引言 1.1 介绍带通滤波器的基本概念和应用 1.2 带通滤波器的发展动态 1.3 本课题的主要内容 第二章：基片集成波导带通滤波器的设计 2.1 介绍基片集成波导的基本原理 2.2 基片集成波导带通滤波器的主要性能指标 2.3 基片集成波导带通滤波器的设计 第三章：基片集成波导带通滤波器的仿真优化 4.1 仿真软件的选择和仿真基本原理 电气石陶瓷球4.2 基片集成波导带通滤波器相关参数的仿真优化 结论 参考文献 致谢 | |||
四、导师对选题的评价及开题意见（不少于100字） | |||
五、学生所属院系对开题的意见 | |||
教学院长（主任）签章： 年 月 日 | |||
导师指导学生撰写论文（设计）的过程记录 | |||
指导 环节 | 指导过程记录 | 导师 签名 | 学生 签名 |
初稿 修改 意见 | |||
二稿修改意见 | |||
定稿意见 | |||
导师评语以及建议成绩 | 导师评语：（不少于150字） 建议成绩 （优秀/良好/中等/不及格） 导师签字： 年 月 日 | ||
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