单片机的红外通信系统设计
红外无线数据传输系统的设计与实现-毕业论文
摘要红外无线数据传输系统是一种利用红外线作为传输媒介的无线数据传输方式，它相对于无线电数据通信具有功耗低、价格便宜、低电磁干扰、高保密性等优点，目前发展迅猛,尤其是在近距离无线数据通信中得到广泛的运用.本文主要介绍基于51单片机的红外无线数据传输系统的原理.在硬件设计原理的介绍中，主要分析了系统中NE555数据调制电路、红外发射电路、红外接收电路、DS18B20温度传感器电路、单片机外围电路以及声光报警电路。
在系统软件设计的介绍中,我们主要分析单片机串口通信协议、控制温度传感器采集数据、对数据的编解码；而液晶显示部分软件则是为了具有更好的人机交互界面。
通过调试后，本系统基本达到预期要求，1、正确实现双机通信功能，在2400波特率下通信距离达到7米左右；2、具有在超时通信不畅的情况下进行报警提示功能;3、具有自动搜寻一帧数据起始位的功能，这样可以有效防止外界的干扰；4、通过串口可以与PC机实现正确通信，可以作为计算机的红外无线终端,完成数据的上传和下放.因此本系统具有广阔的实用价值。
关键词：AT89S52单片机；数据采集；红外通信;调制解调；串口通信AbstractInfrared wireless data transmission system is a wireless data transfer method that uses infrared as a transmission medium, Compared with the radio data communication，it has many advantages in power consumption, Production costs，electromagnetic interference，and the confidentiality. At present，this technology is developing rapidly，In particular, It is widely used in short—range wireless data communications，In this paper，we are introduced infrared wireless data transmission system’s theory that based on the single—chip microcomputer 51. In the hardware design principle introduction，We mainly analysis the system's data modulation circuit of NE555, infrared transmitter，IR receiver circuit, DS18B20 temperature sensor circuit，microcontroller peripheral circuits, as well as sound and light alarm circuit。
单片机的红外通信系统设计
科研训练题目：单片机的红外通信系统设计指导教师：学生姓名：班级学号：评语和成绩：摘要：本文索要介绍的内容就是如何利用单片机，结合红外线器件设计构建出一套简易的红外通信系统，以实现在中短距离内的红外无线通信的功能。
与一般红外遥控器不同的是本文通过单片机的编、解码程序来实现红外信号的发收，从而实现红外遥控通信功能。
此通信系统经过一定的拓展，完全可以实现通信和各种红外遥控器的功能。
关键字：单片机；红外通信；发射；接收；遥控；接口Abstract:This paper introduced the content of that how to use for SCM, combined with the infrared device design to construct a simple infrared communication system, in order to realize the infrared wireless communication in short distance within the function. Unlike the general infrared remote control is based on single chip encoding, decoding process to achieve the infrared signal sending and receiving, so as to realize the infrared remote control function. This communication system after a certain development, can achieve communication and various kinds of infrared remote control function.Keywords: single chip; infrared communication; emission; reception; remote control; interface1红外线通信原理红外数据通信指的是两台设备之间通过红外线进行无线数据传输的一种数据传输方式，一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm至25μm之间。
单片机的红外通信原理
单片机的红外通信原理
单片机的红外通信原理是通过红外发射器和红外接收器进行数据的发送和接收。
红外发射器是一个用于发射红外光信号的器件，它通过电流激励而发射出红外光。
红外接收器则是一个用于接收红外光信号的器件，它可以将接收到的红外光信号转换成对应的电压信号。
在红外通信过程中，发送端的单片机首先将需要发送的数据转换成红外光信号。
这可以通过对红外发射器施加电压的方式来实现。
当电压施加在红外发射器上时，它会以特定的频率发射红外光信号。
这个特定的频率一般是在红外光线可见范围之外，人眼无法看到。
接收端的单片机上安装了红外接收器，它可以接收来自发送端发射的红外光信号。
红外接收器将接收到的红外光信号转换成电压信号，并通过单片机进行处理。
单片机根据接收到的信号特征，判断出是哪个发射器发出的信号，并解码出相应的数据信息。
然后，单片机可以根据接收到的数据进行相应的操作，比如控制其他器件的开关或者进行数据的存储和处理。
红外通信在遥控器、红外设备和红外传感器等方面有着广泛的应用。
通过红外通信，可以实现无线传输和控制，具有灵活性高、成本低的优势。
基于STC89C51单片机的红外遥控智能家居系统设计
基于STC89C51单片机的红外遥控智能家居系统设计1. 本文概述阐述问题：我会指出当前智能家居系统中存在的问题，以及为什么需要基于STC89C51单片机的解决方案。
提出解决方案：接着，我会概述STC89C51单片机在智能家居系统中的作用以及红外遥控技术的优势。
文章结构：我会简要介绍文章的结构，说明接下来的章节将如何展开。
随着科技的不断进步，智能家居系统逐渐成为现代家庭生活的一部分，它们通过提高居住环境的舒适性、安全性和便利性，极大地提升了人们的生活质量。
现有的智能家居系统在集成性、成本效益和用户交互体验方面仍存在不足。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于STC89C51单片机的红外遥控智能家居系统设计方案。
STC89C51单片机以其较低的成本、丰富的功能和良好的稳定性，成为实现智能家居控制的理想选择。
结合红外遥控技术，该系统不仅能够实现远程控制家电设备，还能通过简单的编程实现个性化的家居自动化场景，从而为用户提供更加灵活和智能的居住体验。
本文将首先介绍智能家居系统的基本概念和发展趋势，然后详细阐述STC89C51单片机的工作原理及其在智能家居系统中的应用。
接着，本文将描述红外遥控技术的原理，并展示如何将其与STC89C51单片机结合，实现对家居设备的智能控制。
本文将通过一个实际的系统设计案例，展示该设计方案的可行性和实用性。
2. 相关技术综述单片机技术：介绍STC89C51单片机的基本特性，包括其处理能力、内存、IO端口等，并说明其在智能家居系统中的应用优势。
红外通信技术：概述红外通信的基本原理，包括信号的调制、传输和解码过程，以及红外技术在遥控设备中的优势。
智能家居系统架构：描述智能家居系统的一般架构，包括控制中心、通信协议、传感器和执行器等组成部分。
现有智能家居解决方案：简要回顾市场上已有的智能家居解决方案，分析它们的特点和局限性。
设计挑战与创新点：讨论在设计基于STC89C51单片机的红外遥控智能家居系统时面临的技术挑战，以及本设计相对于现有技术的创新之处。
单片机红外发射原理及设计程序
单片机红外发射原理及设计程序一、红外发射原理红外发射器是利用电子技术发射红外光信号的设备，其原理是通过电流和电压的作用，使红外发射二极管中的半导体材料产生拉格朗日反射(Lumogen) 效应而发射出红外光。
红外发射器主要由红外发射二极管和控制器组成。
控制器通过控制发射二极管的工作状态，即调节发射二极管的电压和电流，从而控制红外发射的功率和波长。
二、红外发射器的设计1.红外发射二极管选型选择适合的红外发射二极管至关重要。
常见的红外发射二极管有850nm和940nm两种波长，前者适用于大多数应用场景，后者适用于有特殊需求的场景。
2.红外发射驱动电路设计红外发射二极管一般工作在连续电流模式下，通过调节电流的大小来控制红外发射的功率。
可以采用可调电流源或者恒流源来驱动红外发射二极管。
可调电流源的原理是通过使用可调电阻和反馈电路，调节输出电流的大小。
恒流源的原理是通过使用运算放大器和负反馈电路，使输出电流保持不变。
3.单片机控制程序设计通过单片机来控制红外发射器的工作状态，可以实现各种功能。
以下是一个简单的红外发射程序设计示例：#include <reg52.h>sbit IR_LED = P1^0; // 红外发射器连接的IO口void delay_us(unsigned int n) // 微秒级延时函数unsigned char i;while (n--)for(i=0;i<10;i++);}void send_IR_data(unsigned char data) // 发送红外数据unsigned char i;for(i=0;i<8;i++)if(data & 0x01)IR_LED=1;//发射高电平表示逻辑1delay_us(560);IR_LED=0;delay_us(560);}elseIR_LED=1;//发射高电平表示逻辑0delay_us(560);IR_LED=0;delay_us(1700);}data >>= 1;}void mainsend_IR_data(0xAA); // 发送数据0xAAwhile(1);这个程序通过控制红外发射器连接的IO口的输出电平和延时函数，模拟了红外码的发送过程。
单片机STM32F103C8T6的红外遥控器解码系统设计
单片机STM32F103C8T6的红外遥控器解码系统设计一、本文概述本文旨在详细阐述基于STM32F103C8T6单片机的红外遥控器解码系统的设计和实现过程。
随着科技的不断进步和智能化设备的普及，红外遥控器作为一种常见的遥控设备，已经广泛应用于家电、安防、玩具等多个领域。
然而，红外遥控器发出的红外信号往往需要通过解码器才能被设备正确识别和执行，因此，设计一款高效、稳定、可靠的红外遥控器解码系统具有重要意义。
本文将首先介绍红外遥控器的基本原理和信号特点，然后详细阐述STM32F103C8T6单片机的性能特点和在红外遥控器解码系统中的应用优势。
接着，将详细介绍红外遥控器解码系统的硬件设计，包括红外接收头的选择、电路设计和PCB制作等。
在软件设计部分，将详细阐述如何通过STM32F103C8T6单片机的编程实现红外信号的接收、解码和处理，以及如何将解码后的数据通过串口或其他通信方式发送给主控制器。
本文还将对红外遥控器解码系统的性能进行测试和分析，包括信号接收距离、解码速度和稳定性等方面的测试。
将总结本文的主要工作和创新点，并对未来的研究方向进行展望。
通过本文的研究和实现，旨在为红外遥控器解码系统的设计提供一种新的思路和方法，同时也为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、红外遥控器基础知识红外遥控器是一种常见的无线遥控设备，它利用红外光作为信息载体，通过发射和接收红外光信号实现对设备的远程控制。
这种遥控方式因其简单、低成本和无需视线连接等优点，在各类消费电子产品中得到了广泛应用，如电视机、空调、音响等。
红外遥控器的工作原理主要基于红外辐射和光电器件的检测。
遥控器内部通常包含一个或多个红外发射管，当按下按键时，发射管会发射出特定频率和编码的红外光信号。
接收端则配备有红外接收头，该接收头内部有一个光敏元件（如硅光敏三极管或光敏二极管），用于检测红外光信号并将其转换为电信号。
为了区分不同的按键操作，红外遥控器通常采用特定的编码方式对按键信号进行编码。
基于单片机的红外遥控系统设计毕业设计
本科生毕业设计（论文）论文题目：基于单片机的红外遥控系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：本设计是基于单片机的红外遥控系统设计，设计内容包括了红外接收，红外解码和步进电机控制三大块。
如今红外遥控技术已经得到了广泛的应用；其利用红外线来传输数据，这种情况下不需要实体连线，体积小，成本低，功能强。
我们日常生活中的电视机，洗衣机，空调，航天飞机，工业现场设备等都运用了红外遥控的技术。
本设计中发射端采用专用的发射芯片来实现红外遥控码的发射，且遥控码格式是NEC标准。
接收端采用市面上流行的1838一体化红外接收头，接收到的红外信号经由1838接收头完成光/电转化和解调的工作，然后把33位的完整码发送到解码芯片中去完成解码工作。
本设计中的主芯片是STC89C52单片机，主芯片和解码芯片之间进行串行通讯。
系统启动后，解码芯片将解码后得到的8位数据码串行发送到主芯片中，然后通过主芯片来控制步进电机的正转，反转，加速，减速。
本设计中的被控对象是步进电机，步进电机最适合做数字控制。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
红外控制的RS_485通信系统设计说明
目录第1章引言 (3)1.1RS-485通信技术的发展 (3)1.2设计任务与方案 (3)1.2.1设计任务 (3)1.2.2系统总体设计方案 (4)第2章系统硬件设计 (4)2.1硬件系统的结构 (4)2.2系统部件功能描述 (5)2.2.1AT89C51单片机 (5)2.2.2单片机最小应用系统 (7)2.2.3红外接收 (10)2.2.4MAX485接口电路 (11)2.3RS-485串口标准 (13)第3章系统的软件设计 (14)3.1MCS-51汇编语言简介 (14)3.2串行通信原理 (15)3.2.1数据通信的基本概念 (15)3.2.2串行通信的过程 (15)3.2.3串行通信协议 (16)3.3串行通信程序设计 (17)3.3.1串行口的结构和功能 (17)3.3.2选择串行口工作方式 (17)3.3.3串行口波特率的设置 (18)3.3.4初始化串口 (19)3.3.5程序的编制 (19)3.4红外通信原理 (20)3.4.1红外发送原理 (20)3.4.2红外解码原理 (21)3.5红外解码程序设计 (22)3.5.1延时子程序 (22)3.5.2解码子程序 (22)3.6RS-485程序设计流程图 (24)3.6.1数据接收部分 (25)3.6.2命令执行部分 (25)3.6.3数据发送部分 (26)第4章系统的调试 (28)4.1WAVE6000软件简介 (28)4.2程序调试 (28)4.3系统硬件的调试 (30)总结 (31)致 (32)参考文献 (32)附录一 (33)附录二 (34)第1章引言1.1 RS-485通信技术的发展单片机技术和PC机技术在现实生活中都起着不可取代的作用，而结合这两种技术的应用有着极大的发展前景。
单片机和PC机串行通信技术有着其特有的魅力，现已经在工业、农业、科研等各个领域广泛地应用。
它凭着成本低、实现简单等特点，在单片机与PC机的通信中占着一席之地。
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科研训练题目：单片机的红外通信系统设计指导教师：学生姓名：班级学号：评语和成绩：摘要：本文索要介绍的内容就是如何利用单片机，结合红外线器件设计构建出一套简易的红外通信系统，以实现在中短距离内的红外无线通信的功能。
与一般红外遥控器不同的是本文通过单片机的编、解码程序来实现红外信号的发收，从而实现红外遥控通信功能。
此通信系统经过一定的拓展，完全可以实现通信和各种红外遥控器的功能。
关键字：单片机；红外通信；发射；接收；遥控；接口Abstract:This paper introduced the content of that how to use for SCM, combined with the infrared device design to construct a simple infrared communication system, in order to realize the infrared wireless communication in short distance within the function. Unlike the general infrared remote control is based on single chip encoding, decoding process to achieve the infrared signal sending and receiving, so as to realize the infrared remote control function. This communication system after a certain development, can achieve communication and various kinds of infrared remote control function.Keywords: single chip; infrared communication; emission; reception; remote control; interface1红外线通信原理红外数据通信指的是两台设备之间通过红外线进行无线数据传输的一种数据传输方式，一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm至25μm之间。
红外数据协会（IrDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之间。
红外通信的最大特点在于它替代了设备与设备之间传统的线缆连接，进而摆脱了不同平台设备连接时对于特制接口的要求，使得跨平台设备间的数据交换简单到只需彼此相对。
1.1红外通信技术的特点：●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；●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；●主要用来取代点对点的线缆连接；●新的通讯标准兼容早期的通讯标准；●小角度（30°以内）、短距离、点对点直线数据传输，保密性强；●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。
1.2红外通信技术的缺点：●通信距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通信中断；●目前广泛使用的SIR标准通信速率较低（115.2kbit/s）；●主要用于取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差2系统的总体构成系统整体结构如图1 所示2.1红外发射器的结构红外发射器的关键是红外发光二极管和响应的驱动电路。
红外发光耳机光首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度,保证通信线路畅通。
此外发光二极管的发射波长应与接收端的光电探测器( 选用硅光二极管) 的峰值响应相匹配,最大程度地抑制背景杂散光干扰,现阶段一般选用780nm~950nm 的红外波段进行数字信号传输。
由于红外无线通信系统的信噪比与发射功率的平方成正比,所以适当提高红外发射器的发射功率, 并采用空间分集、全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率, 提高通信质量。
其原理图如图 2 所示。
图2.1红外发射器原理框图2.2红外接收器的结构红外接收器先进行光电转换,将红外脉冲信号变为电信号, 经过适当的频域均衡后进行码元判决,码元判决电路是接收器设计的核心部分。
由于信号采用红外无线进行穿社,其电平变化范围较大,所以码元判决电路必须是自适应的。
接收的信号经自适应码元判决后变成数字信号, 再进行适当的解码转换为差分信号进入计算机网卡的信号输入端。
红外接收器包括红外接收部分以及后续的信号采滤波、判决、量化、均衡和解码等其原理框图如图3所示。
图2.2红外接收器原理框图3红外系统硬件电路部分的设计红外线通信主从模块所使用的单片机为c8501f350该单片机是siliconLab 公司生产的增强型51系列单片机速度可以达到50MIPS 集成有UART﹑IIC﹑SPI﹑ADC﹑DAC﹑和TIMER等功能单元电路带有PGA的8路24位ADC能够完成高精度模拟量采集２路电流输出DAC用于模拟量输出异步串行接口UART用于主节点与上位机通信具有4个定时器和PCA电路用定时器１产生UART时钟信号定时器4产生红外线发射的38KHz调制脉冲信号定时器3用于红外线接收定时红外线发送通过P1.4引脚驱动晶体管9013实现晶体管连接的电阻R1为510R2为10红外线发射管市售的大多数产品都可以红外线接收器采用一体化接收头TOP8138只要将它的信号输出端接到单片机的P1.5即可红外线发射与接收电路的连接如图3.1所示图3.1C8051F350单片机的红外线发射与接收电路3.1红外发射电路的设计单片机通过I/O端口控制整个发射过程。
其中，红外载波信号采用频率为38KHz的方波，由PIC18F248的CCP模块的PWM功能实现，并由CCP1端口传输到三极管T2的基极。
待发送到数据由单片机的TX端口以串行方式送出并驱动三极管Q1，当TX为“0”时使Q1管导通，通过Q2管采用脉宽调制(PWM)方式调制成38KHz的载波信号，并由红外发射管D1以光脉冲的形式向外发送。
当TX为“1”时使Q1管截止，Q2管也截止，连接Q1和Q2的两个上拉电阻R1和R3把三极管的基极拉成高电平，分别保证两个三极管可靠截止，红外发射管D1不发射红外光。
因此通过待发送数据的“0”或“1”就可控制调制后两个脉冲串之间的时间间隔，即调制PWM的占空比。
比如若传送数据的波特率为1200bps，则每个数位“0”就对应32个载波脉冲调制信号。
红外发射管D1采用TSAL6200红外发射二极管，其实现将电信号转变成一定频率的红外光信号，它发射一种时断时续的高频红外脉冲信号，由于脉冲串时间长度是恒定的，根据脉冲串之间的间隔大小就可以确定传输的数据是“0”还是“1”。
图3.2红外发射电路3.2红外接收电路设计当接收到载波频率为38KHz的脉冲调制信号时，首先，HS0038B内的红外敏感元件将脉冲调制红外光信号转换成电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理，然后通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调，最后由输出电路进行反向放大并输出低电平;未接收到载波信号时，电路则输出高电平。
这样就可以将断断续续的红外光信号解调成一定周期的连续方波信号，并通过单片机的串口输入单片机，由单片机处理后便可以恢复出原始数据信号。
红外接收电路主要采用Vishay公司的专用红外接收模块HS0038B。
接收电路及HS0038B内部结构如下：图3.3红外接收电路3.3用户接口电路的设计用户接口包括用户的输入和系统的可观察输出。
在本系统中，主要指用户键盘输入与系统相关指示显示(即串口通信)。
这是遥控控制及人机交互的平台，在通信系统里特别的重要。
（1）按键输入电路；（2）考虑到用户的需要，同时考虑系统的体积限制，我们设计了关闭、编号0~9的数字键，共计11个控制按键。
按键电路设计如图3.6所示。
图3.4按键输入电路若要使用户在需要的时候能够给予及时的反馈信息，出于同样的考虑，我们还可以在每个按键的旁边设置一个指示灯，以便用户能够正确的识别按键信息。
电路设计如图3.5所示图3.5指示显示电路4红外通信系统的软件设计软件的设计，要求准确无误的实现红外遥控器的控制功能，并要求系统具有高的可靠性、快的反应速度、以及低的系统功耗。
本系统的控制功能主要包括发射端的键盘按键输入，按键信息的编码输出，接收端的译码显示以及报响控制等功能。
下面是对红外发射与红外接收软件程序设计的具体阐述。
4.1红外遥控发射程序该红外遥控反射器的编码原理设定为（以接收端为准）:以9000us的L加4500us的H位码头（起始信号）紧接着从低到高的顺序发出8位的识别码（#01001011B）,然后是4位的数据码和4位的数据反码（先低后高），最后以2000us的L结束一串编码信号；其中以565us的L加560us的H表示0，以565us 的L加1685us的H表示1；注意发射与接收的电平恰好相反，即要使接收端接到L则发送H，反之亦然。
这种遥控码具有以下特征：采用脉宽的串行码，以脉宽位0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽位0565ms、间隔1.685ms、周期2.25ms的组合表示二进制的“1”。
见图4.1。
上述“0”和“1”组成的16位二进制码经38KHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。
然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。
本课题设计的遥控器产生的遥控编码是连续的16位二进制码组，其中前8位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰，本处采用的8位识别码设定为01001011B。
后8位为4位的操作码和4位的操作反码用于核对数据是否接收准确。
当遥控器上任意一个按键按下超过18ms时，单片机的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9ms的低电平，和一个4.5ms的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。
红外遥控发射程序流程图如下图4.3所示图4.3红外遥控发射程序流程图4.2接口驱动接口驱动程序是整个系统的关键部分,本文设计的接口电路主要功能是由单片机通过软件控制来实现,设计要达到的目标是:异步半双工8 位数据格式,MAX3100 接口速率达到62 500 bps ,红外载波速率为38 kHz.3. 1，串口功能设置AT89S52 内部集成了一个UART 模块,支持4种工作方式,如表1[4 ]所示,工作方式由位寻址寄存器SCON 的SM0 和SM1 设定.由于MAX3100的支持速率为2. 4～115. 2 kb/s ,为了设定可变的波特率,我们采用工作方式 1 并针对T1 产生的波特率,其波特率计算公式为: 波特率= (SMOD + 1) ×f OSC ÷[32 ×12 ×(28- X) ] (1)式中,SMOD是串行通信波特率倍增位, X为TH1和TL1 预置的初值,比如要得到波特率为62 500bps。