单片机应用系统的光纤串口通信设计硬件系统(附件)
为了解决长距离、高质量串口的串口通信，基于51单片机设计了一种光纤串口通信系统。该系统由两个单片机、光纤串口、发光二极管组成，通过第一个单片机发送开关指令数据指令给第二个单片机，点亮第二个单片机端口的LED灯，进行实验结果的验证。结果表明，该光纤串口通信系统可以进行短距离的高质量通信，未完成长距离通信的任务。关键词 光纤通信技术，计算机通信技术，接口技术，RS-232
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 光纤通信技术 1
1.2.1 光纤通信概念 1
1.2.2 光纤通信的起源与发展 1
1.3 光纤通信的优点 2
1.4 光纤通信技术的未来展望 3
2 串行通信以及RS232简介 3
2.1 串行通信的概念 3
2.2 通信协议 4
2.2.1 物理接口标准 4
2.2.2 串行通信协议 5
2.3 RS—232简介 6
2.4 AT89C51 7
3 光纤串口系统设计 9
3.1 整体设计 9
3.2 光发射机 10
3.2.1 光源 11
3.2.2 调制电路和控制电路 11
3.2.3 线路编码电路 12
3.3 光接收机 13
3.3.1 光检测器 14
3.3.2 放大器 14
3.3.3 均衡和再生 14
4 硬件电路设计 15
4.1 接口转换电路 15
4.2 光调制和驱动电路 15
4.3 前置放大电路 16
4.4 均衡电路 18
4.5 光纤串口通信系统 19
4.5.1 电路原理 19
4.5.2 实验所需器件 19
4.5.3 仿真图 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 课题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
背景
自上个世纪60年代以来,光纤通信术在整个信息通信领域发生了巨大而革命性的变化。高速大容量通信在其诞生后是可能的。由于它以光波为传输载体，传输频带较宽，所以逐渐以高速率、大容量、体积小、抗电磁干扰等优点受到通信领域专业人士的青睐。
21世纪以来，利用Light与Fiber通讯的方式即光纤通信已经与另一种在PC与PC或者PC与终端之间进行数据通信即计算机通信相联系，是实现办公的网络化、自动化、便携化的重要技术，也是建设“信息高速公路”的核心技术。
串行接口通信传输长度短、单位时间内传输的数据少，但是它设计起来简单、操作起来容易从而在实验室广受大家欢迎，利用PC机进行串口通信，成为研究计算机通过光纤通信的首选实验方式。因此，本文设计了一种串口调试工具,可以发送和接收字符串和文本文件，利用串行接口，来实现PC与PC或者PC与终端之间的数据交换。
1.2 光纤通信技术
1.2.1 光纤通信概念
所谓光纤通信，就是利用光纤传输携带信息的光波以此完成通信过程。但是光波显然不能直接成为携带信息的载体，目前已经能够实现的调制有频率调制、相位调制和强度调制。前两种调制方式由于条件限制不能广泛使用，本文拟采用第三种调制方式以及直接检波方式。关于模拟光纤通信和数字光纤通信，由于模拟光纤通信的非线性特别严重，这与光学器件的情况相吻合，且目前无法有效地解决非线性的问题，因此本文采用低线性度的数字光纤通信。
光纤通信系统由数据源、光发射机、光信道和光接收机组成。其中，数据源包括所有的信号源，它是由话音、图像、等信息经过信源编码得到的信号，并且光波窗口有0.85、1.31、和1.55um这三种。光学信道包括最基本的光纤、EDFA等。光接收器则是接收光信号，并从接收到的信号中检测、提取信息，将它们转变成电信号。
1.2.2 光纤通信的起源与发展
60年代中期以前,人们研究了诸如空心属、气体透镜等多种波导管材料，试图以此传输携带信息的光波以完成通信过程，但是因为它们太大或太贵,所以不能使用。也就是说,几百年后,从来没有一种理想的传输介质能用来传输光波。
1966,英国的K.C.Kao博士发表了一篇划时代的论文,他建议使用具有包覆材料的石英玻璃纤维作为一种通讯媒介。
1970，根据K.C.Kao博士的想法，美国康宁玻璃公司通过改进的MCVD方法制造了世界上第一个超低损耗光纤。
自1970以来,许多发达国家为发达国家光纤通信的研究投入了大量的人力物力。
1976,世界上第一个完整的光纤通信系统在亚特兰大建立，每秒能够传输45M bit数，发送机与接收机之间的距离为10 km。
1980年，每秒能够传输140M bit数的MGDM成功研发出来，这意味着多模光纤通信系统已经实现，随后开始了对只传输一种模式的光纤的研究，即开始对SGDM进行实验。
1990年，每秒能够传输565M bit数的SGDM即单模光纤通信系统成功研发出来，在完成设置SDH标准的背景下，着手于波分复用技术的研究。
从1970到现在,光纤通信技术已经实现了用光波传输信息的梦想,人们数百年的梦想已成为现实生活。然而,就光纤通信而言,它的实际应用仅占其潜在容量的2%左右。因此,光纤通信技术并没有停滞,而是发展到了更高的水平和更高、更快的阶段。
1.3 光纤通信的优点
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 光纤通信技术 1
1.2.1 光纤通信概念 1
1.2.2 光纤通信的起源与发展 1
1.3 光纤通信的优点 2
1.4 光纤通信技术的未来展望 3
2 串行通信以及RS232简介 3
2.1 串行通信的概念 3
2.2 通信协议 4
2.2.1 物理接口标准 4
2.2.2 串行通信协议 5
2.3 RS—232简介 6
2.4 AT89C51 7
3 光纤串口系统设计 9
3.1 整体设计 9
3.2 光发射机 10
3.2.1 光源 11
3.2.2 调制电路和控制电路 11
3.2.3 线路编码电路 12
3.3 光接收机 13
3.3.1 光检测器 14
3.3.2 放大器 14
3.3.3 均衡和再生 14
4 硬件电路设计 15
4.1 接口转换电路 15
4.2 光调制和驱动电路 15
4.3 前置放大电路 16
4.4 均衡电路 18
4.5 光纤串口通信系统 19
4.5.1 电路原理 19
4.5.2 实验所需器件 19
4.5.3 仿真图 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 课题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
背景
自上个世纪60年代以来,光纤通信术在整个信息通信领域发生了巨大而革命性的变化。高速大容量通信在其诞生后是可能的。由于它以光波为传输载体，传输频带较宽，所以逐渐以高速率、大容量、体积小、抗电磁干扰等优点受到通信领域专业人士的青睐。
21世纪以来，利用Light与Fiber通讯的方式即光纤通信已经与另一种在PC与PC或者PC与终端之间进行数据通信即计算机通信相联系，是实现办公的网络化、自动化、便携化的重要技术，也是建设“信息高速公路”的核心技术。
串行接口通信传输长度短、单位时间内传输的数据少，但是它设计起来简单、操作起来容易从而在实验室广受大家欢迎，利用PC机进行串口通信，成为研究计算机通过光纤通信的首选实验方式。因此，本文设计了一种串口调试工具,可以发送和接收字符串和文本文件，利用串行接口，来实现PC与PC或者PC与终端之间的数据交换。
1.2 光纤通信技术
1.2.1 光纤通信概念
所谓光纤通信，就是利用光纤传输携带信息的光波以此完成通信过程。但是光波显然不能直接成为携带信息的载体，目前已经能够实现的调制有频率调制、相位调制和强度调制。前两种调制方式由于条件限制不能广泛使用，本文拟采用第三种调制方式以及直接检波方式。关于模拟光纤通信和数字光纤通信，由于模拟光纤通信的非线性特别严重，这与光学器件的情况相吻合，且目前无法有效地解决非线性的问题，因此本文采用低线性度的数字光纤通信。
光纤通信系统由数据源、光发射机、光信道和光接收机组成。其中，数据源包括所有的信号源，它是由话音、图像、等信息经过信源编码得到的信号，并且光波窗口有0.85、1.31、和1.55um这三种。光学信道包括最基本的光纤、EDFA等。光接收器则是接收光信号，并从接收到的信号中检测、提取信息，将它们转变成电信号。
1.2.2 光纤通信的起源与发展
60年代中期以前,人们研究了诸如空心属、气体透镜等多种波导管材料，试图以此传输携带信息的光波以完成通信过程，但是因为它们太大或太贵,所以不能使用。也就是说,几百年后,从来没有一种理想的传输介质能用来传输光波。
1966,英国的K.C.Kao博士发表了一篇划时代的论文,他建议使用具有包覆材料的石英玻璃纤维作为一种通讯媒介。
1970，根据K.C.Kao博士的想法，美国康宁玻璃公司通过改进的MCVD方法制造了世界上第一个超低损耗光纤。
自1970以来,许多发达国家为发达国家光纤通信的研究投入了大量的人力物力。
1976,世界上第一个完整的光纤通信系统在亚特兰大建立，每秒能够传输45M bit数，发送机与接收机之间的距离为10 km。
1980年，每秒能够传输140M bit数的MGDM成功研发出来，这意味着多模光纤通信系统已经实现，随后开始了对只传输一种模式的光纤的研究，即开始对SGDM进行实验。
1990年，每秒能够传输565M bit数的SGDM即单模光纤通信系统成功研发出来，在完成设置SDH标准的背景下，着手于波分复用技术的研究。
从1970到现在,光纤通信技术已经实现了用光波传输信息的梦想,人们数百年的梦想已成为现实生活。然而,就光纤通信而言,它的实际应用仅占其潜在容量的2%左右。因此,光纤通信技术并没有停滞,而是发展到了更高的水平和更高、更快的阶段。
1.3 光纤通信的优点
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