以下是关于红外线通信的基本特征及电路设计方案的详细说明：

一、红外线通信基本特征

1. 波长范围
   • 通常使用 850nm~940nm 近红外波段，避免可见光干扰。
2. 直线传播（LOS）
   • 需直视路径，穿透性差（无法穿墙），易被障碍物阻挡。
3. 调制解调
   • 必须调制：将数据编码加载到高频载波（通常 30kHz~56kHz）上，避免环境光干扰。
   • 常用调制方式：ASK（幅移键控）、PWM（脉宽调制）。
4. 低功耗与低成本
   • 发射端驱动电流小（约 20~100mA），接收端集成度高，成本低廉。
5. 安全性
   • 通信距离短（一般 <10米），信号难窃听，适合短距私有传输。
6. 抗干扰性
   • 调制载波可抑制日光、白炽灯等低频红外噪声。
7. 半双工通信
   • 同一时间仅一方可发送，需协议控制收发切换。

二、电路设计方案

1. 发射端电路

• 核心器件：红外发射管（IRED）
• 电路构成：

  [数据源] → [编码器] → [载波发生器] → [驱动电路] → [红外发射管]

• 典型方案：
  • 单片机驱动：用定时器生成 38kHz 载波，I/O口输出调制信号。
  • 专用编码芯片：如HT6220（遥控器编码IC） + 三极管放大电路。
  • 分立元件方案：555定时器生成载波，逻辑门混合数据信号驱动LED。

2. 接收端电路

• 核心器件：红外接收头（如VS1838、TSOP17xx）
  • 三引脚集成模块：内含PD（光电二极管）、前置放大、带通滤波、解调电路。
• 工作流程：

  [接收头] → [带通滤波] → [解调] → [解码器] → [数据输出]

• 关键设计：
  • 电源去耦：接收头VCC需加 0.1μF电容 滤除噪声。
  • 输出整形：信号经比较器或施密特触发器整形成数字电平。
  • 解码处理：单片机UART或解码IC（如PT2272）解析编码。

3. 典型应用方案

• 方案1：简易红外遥控
  • 发射：编码IC + 38kHz载波 + 三极管驱动LED
  • 接收：集成接收头 + 单片机解码
• 方案2：双向数据传输（如IrDA）
  • 专用收发芯片（如TFDU4301）
  • 支持 115.2kbps~4Mbps 速率，需协议栈控制半双工
• 方案3：红外串口适配
  • 用 MAX3120 等芯片实现UART信号↔红外调制转换

三、设计注意事项

• 发射功率：通过限流电阻控制LED电流（一般 50mA），防止烧毁。
• 接收灵敏度：避免强光直射接收头，必要时加红外滤波片。
• 通信协议：自定义协议需定义同步头、数据位、校验，推荐兼容NEC或RC5标准。
• 软件纠错：在代码中添加重复校验、超时重发机制提升可靠性。

四、应用场景

• 家电遥控器 | 会议室设备控制
• 传感器数据采集（如体温计） | 老旧设备串口升级
• 低成本物联网节点通信

附加说明：现代设计中，IrDA协议已逐步被BLE/WiFi替代，但低成本遥控和专用场景仍广泛使用红外方案，重点在于极简实现+低功耗控制。