杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 0 基于 語音對講系統(tǒng)設計方案 1 無線對講系統(tǒng)概況 公眾無線移動通信和專網(wǎng)移動無線通信同屬于移動通信的范疇，是移動通信的兩大應用領域。公眾移動通信發(fā)展迅速，已進入市場炒得火熱的 3G，其特點是橫向、跨行業(yè)、面向全社會。專網(wǎng)移動通信則以某些特定領域的應用或垂直的行業(yè)應用為主，其所具有的強大的調度指揮功能、靈活多變的組網(wǎng)功能、獨有的用戶優(yōu)先級、一鍵呼叫業(yè)務、高保密性、高可靠性、為各行業(yè)量身定做的行業(yè)應用功能、以及只需一次投入不用定期交納服務費等都是公眾移動通信系統(tǒng)所無法替代的。專網(wǎng)無線通信系統(tǒng) 主要包括三大類系統(tǒng)：集群通信系統(tǒng)、無中心通信系統(tǒng)和對講機。通過下面的介紹我們會發(fā)現(xiàn)對無線對講系統(tǒng)的研究和發(fā)展是有一定的現(xiàn)實意義的。 群移動通信系統(tǒng) 集群移動通信系統(tǒng)又叫專用業(yè)務調度系統(tǒng)，是專用無線電調度系統(tǒng)的一種高級發(fā)展階段。目前，集群移動通信基本已經(jīng)從模擬時過度到了數(shù)字時代?？梢哉f是專網(wǎng)移動通信三大系統(tǒng)中最早實現(xiàn)數(shù)字化的系統(tǒng)。數(shù)字集群通信系統(tǒng)相對于模擬集群通信系統(tǒng)，主要有高頻譜利用率、高保密性、更好的話音質量、支持多種業(yè)務、網(wǎng)絡管理和控制更加有效和靈活等特點。我國數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制包括來 自國外的 統(tǒng)及國內的 統(tǒng)，由于 術也較為成熟，參與廠商也比較多，所以在國內發(fā)展較好，而其它 3 種系統(tǒng)并未得到較好的應用。集群系統(tǒng)雖然功能強大，但總的來說建網(wǎng)費用還是較高，這也是對講機和無中心移動通信系統(tǒng)得以發(fā)展的原因之一。 講機 專業(yè)對講機通信作為專網(wǎng)移動通信的重要組成部分，以其更簡單靈活的組網(wǎng)方式、更少的投入、更優(yōu)的性價比在許多特殊的行業(yè)與應用領域發(fā)揮著其它通信系統(tǒng)無法替代的作用。傳統(tǒng)的模擬對講機設備在追求生產效率以及經(jīng) 濟效益的今天，在公共安全、應急調度、物資流通、貨運、交通、建筑施工、物業(yè)管理、餐飲服務等各個領域都扮演著重要的角色。但是傳統(tǒng)的模擬對講機設備頻譜利用率低，易受干擾，保密性差，業(yè)務單一等一些不可避免的缺陷已經(jīng)逐漸地體現(xiàn)出來。因此，推動傳統(tǒng)的模擬通信設備向數(shù)字化發(fā)展將是解決這些缺陷的非常有效的辦杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 1 法。目前，對講機的數(shù)字化已受到全球高度重視。數(shù)字對講機設備的技術研究和標準化工作在歐美等發(fā)達國家已開始推進。 我國信息產業(yè)部無線電管理局在 2007 年 9 月 13 同發(fā)布了數(shù)字對講機系統(tǒng)設備無線射頻技術指標要求 (試行 )和 2009 年 12 月 12 日發(fā)布的 150400通知，為我國數(shù)字對講機的發(fā)展提供了頻率保證和射頻技術基本指標要求，也使得國內通信制造商的研發(fā)有章可循，從而促進了國內數(shù)字對講機設備的研發(fā)。 中心移動通信系統(tǒng) 無中心移動通信系統(tǒng)是指沒有作轉發(fā)用基站的移動通信系統(tǒng)， 900中心選址系統(tǒng)在我國經(jīng)歷了 10 多年的使用，于 1995 年發(fā)布了兩個國家標準：無中心多信道選址移動通信系統(tǒng)體制和無中心多信道移動通信設備總規(guī)范。 無中心移動通信系統(tǒng)有其自身的優(yōu)點 ，比如費用低廉，多信道公用，無需申請指 配頻點等。目前，無中心移動通信系統(tǒng)和對講機一樣是只能進行通話的模擬系統(tǒng)，也正在經(jīng)歷模擬轉數(shù)字的過程，就目前而言，國內還沒有成熟的數(shù)字無中心通信系統(tǒng)投入市場。中國是移動通信最大的市場，這是由我國是世界第一人口大國和我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展決定的。但是相對于發(fā)展同趨成熟的公網(wǎng)移動通信，專網(wǎng)移動通信可以說是剛剛起步。由上面的介紹我們可以看出，專網(wǎng)移動通信的三大類系統(tǒng)在我國的發(fā)展都不是很理想?？墒请S著我國經(jīng)濟的發(fā)展，公共安全對專網(wǎng)移動通信的需求卻日漸增長。近些年南方雪災、汶川地震、 玉樹地震的發(fā)生讓我們深刻體會到了對講機在應對突發(fā)事件的巨大作用?？梢灶A見，在我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展的今天，數(shù)字對講機必將在囤計民生和公共安全領域發(fā)揮越來越重要的作用，有著巨大的發(fā)展前景?，F(xiàn)在中國的專網(wǎng)移動通信正在經(jīng)歷模轉數(shù)的過程，對講機、無中心系統(tǒng)的數(shù)字化是移動通信領域罩最后一塊由模擬轉數(shù)字的市場。新型的專網(wǎng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)也隨著對講機的數(shù)字化應運而生，未來將成為專網(wǎng)系統(tǒng)的主力軍。為避免再出現(xiàn)公網(wǎng)數(shù)字化和集群數(shù)字化過程中核心技術受制于國外的情形，迫切需要我國的研發(fā)人員能真正掌握該領域的核心技術，所以對數(shù)字對講機的 研究意義重大。 頻芯片 介 射頻模塊采用 司生產的 片，它是一款超低功耗、低成本的無線收發(fā)模塊，其載頻范圍在 2。 4002。 483 段由一個完全集成的頻率調制器一個解調器的接收器一個功率放大器一個晶體振蕩器和一個調節(jié)其組成。工作特點是自動產生前導碼和 以很容易通過 口進行編程配置，電流消耗低。空閑信道評估 能是指當于 態(tài)時，可以檢測自身所處信道 的電磁場的強弱以判斷該信道是杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 2 否空閑。本設計中利用該功能來避免多個標簽同時響應閱讀器查詢時發(fā)生的碰撞。當一個標簽收到閱讀器的查詢時，讓它先進行 測，若檢測到該信道忙，表明已經(jīng)有其他標簽響應了，自身不再響應，等待下一次查詢命令到來，否則正常響應。 圖 200高度可配置的調制解調器。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。 數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩 沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評估、連接質量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。 主要操作參數(shù)和 64 位傳輸 /接收 先進先出堆棧） 可通過 口控制。在一個典型系統(tǒng)里， 一個微控制器及若干被動元件一起使用。 于 米 體的 4 系列。 要特性 ：體積小（ 4裝， 20 腳）；真正的單片 F（射頻）收發(fā)器高靈敏度（ 10 1 數(shù)據(jù)包誤差率）；可編程控制的數(shù)據(jù)傳輸率，可達 500較低的電流消耗（ 可編程控制的輸出功率，可達 +1優(yōu)秀的接收器選擇性和模塊化性能；極少的外部元件：芯片內頻率合成器，不需要外部濾波器或 換；可編程控制的基帶調制解調器；理想的多路操作特性；可控的數(shù)據(jù)包處理硬件；快速頻率變動合成器帶來的合適的頻率跳躍系統(tǒng)；可選的帶交錯的前向誤差校正；單獨的 64 字節(jié) 效的 口：所有的寄存器能用一個“突發(fā)”轉換器控制數(shù)字 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 3 出；與 遵照 00328， 00440 (歐洲 )， 5 (美國 ), 和 本 )標準的系統(tǒng)相配；自動低功率 電路的電磁波激活功能；許多強大的數(shù)字特征，使得使用廉價的微控制器就能得到高性能的 統(tǒng)；集成模擬溫度傳感器；自由引導的“綠色”數(shù)據(jù)包；對數(shù)據(jù)包導向系統(tǒng)的靈活支持：對同步詞匯插入的芯片偵測，地址檢查，靈活的數(shù)據(jù)包長度及自動 理；可編程信道濾波帶寬； 靈活的 型支持； 2 持；自動頻率補償 可用來調整頻率合成器到接收中間頻率；對數(shù)據(jù)的可選自動白化處理；對現(xiàn)存通信協(xié)議的向后兼容的異步透明接收 /傳輸模式的支持；可編程的載波感應指示器 ；可編程前導質量指示器及在隨機噪聲下改進的針對同步詞匯偵測的保護；支持傳輸前自動清理信道訪問（ 即載波偵聽系統(tǒng)；支持每個數(shù)據(jù)包連接質量指示。 片機概述 2 單片機也被稱為微控制器（ 是因為它最早被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內僅有 專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和 成在一個 芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。 片機： 司的單片機主要是基于 8051 內核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，速度快 812 倍，帶 4 路 串口，有全球唯一 ，加密性好，抗干擾強。 片機：是 司的產品，其突出的特點是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的 序存儲器的芯片。 片機：是臺灣義隆公司的產品，有很大一部 分與 位單片機兼容，且相兼容產品的資源相對比 多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。 片機 (51 單片機 )： 司的 8 位單片機有 個系列， 列是 8 位 片機，與 8051 系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；列單片機是增強 構、全靜態(tài)工作方式、內載在線可編程 單片機，也叫 片機。 1列單片機 (51 單片機 )： 司的單片機是基于 80入了掉電檢測、模擬 以及片內 蕩器等功能，這使 51成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。 片機：臺灣盛揚半導體的單片機，價格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適用于消費類產品。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 4 司單片機 (51 單片機 )：德州儀器提供了 大系列通用單片機。 列單片機是 8 位 片機，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復雜的實時控制場合； 列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的 16 位低功耗單片機，特別適用于要求功耗低的場合 松翰單 片機（ 是臺灣松翰公司的單片，大多為 8 位機，有一部分與 位單片機兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有 振內部雜訊濾波。缺點 間過小，抗干擾較好。 究的意義 由于語音對講系統(tǒng)越來越廣泛的就用于 公安、民航、運輸、鐵路、水利、服務、建筑等行業(yè)。用于團體成員間的聯(lián)絡和指揮調度，以提高溝通效率和提高處理實發(fā)事件的快速反應能力，隨著對講機進入民用市場，人們外出購物、旅游也開始越多的使用對講機。短距離語音對講系統(tǒng)的種類也越來越多種，本著物盡其用的原則，在一些場合 對于短距離語音通信要求不是很高的情況下，沒有必要去買價格比較貴的對講機。所以本課題可以很好的解決短距離語音通信，基于 耗低可以節(jié)省資源浪費。 設計方案思路 基于 功能比較強大，其各方面的優(yōu)點可以用來傳輸比較大的 單片機控制其發(fā)送音頻信號能達到 8電話音質，故而想到用其做一個簡易的語音對講系統(tǒng)，基于這里研究的主要為 以語音對講系統(tǒng)的語音輸入 碼調制省略為用單片機讀取存于 的 碼來替代。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 5 3 語音對講系統(tǒng)硬件電路設計 音對講系統(tǒng)總體設計框架 考慮到研究的針對性，本設計主要針對 塊的研究。對講系統(tǒng)省略去語音輸入的 制，基于 語音對講系統(tǒng)的體框圖如下圖（圖 2 圖 2統(tǒng)框圖 單片機控制讀取存于 4的 碼，送 塊發(fā)送，從機通過 塊接收數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)劇通過單片機模擬產生 輸出到音頻輸出模塊。音頻輸出模塊用 波電路濾波再通過 4871 放大送喇叭發(fā) 生。切換鍵用來切換接收還是發(fā)送數(shù)據(jù)，由數(shù)碼管顯示系統(tǒng)工作在何種模式（接收、發(fā)送）。 控制器部分設計 2 利用單片機的具有的微型計算機及存儲功能進行設計發(fā)送和接收模塊的。本系統(tǒng)使用了 051的單片機，有 料雙列直插式封裝，芯片封裝的形式之一） 殊引腳芯片封裝，它是貼片封裝的一種） 料方塊平面封裝，一種芯片封裝形式） 種封裝形式。 出的系列 51 單片機芯片是全面兼容其 它51 單片機的。 片分別含有 4K字節(jié) 用戶編程使用。列單片機是高速 /低功耗的新一代 8051 單片機，最高工作頻率可分別達到 2550體在芯片上的型號名稱后以“ 注。 列單杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 6 片機有較寬的工作電壓， 5V 型號的可工作于 作時對電壓要求會稍嚴 )。正常工作模式下的典型耗電為47閑模式為 2電模式 (可由外部中斷喚醒 )下則小于 。此外 ， 列單片機在完全兼容 8052 芯片 (在標準 8051 基礎上增加了 時器和 128 字節(jié)內部 基礎上，新增了許多實用功能。本次選用 本次選用了 51 單片機，這款單片機一共有 40腳。 位輸入端），當振蕩器運行時，在該引腳上出項兩個機器周期的高電平將是單片機復位。訪問外部存儲器時， 址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， 仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器的頻率的 1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外 輸出地時鐘，或用于定時目的。然而，要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 沖。在對 儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ /如必要，可通過對特殊功能寄存器（ 中的 8元的 置位，可禁止 作。該位置位后，只一條 令 會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 效。 序儲存允許（ 出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時 ，每個機器周期兩次 效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒 兩次有效的 號。 部訪問允許。欲使訪問外部程序存儲器（地址為 0000H 必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 編程，復位時內部會鎖存 狀態(tài)。如為高電平（接 ）， 執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 蕩器反相放大器的輸出端。 是一組 8位漏極開路型雙向 I 0 口，也即地址數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 輯門電路，對端口寫“ l”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 程時， 接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口， 輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對端口寫“ l”，通過內部的上拉電阻把端口 拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ 程和程序校驗期間， 收低 8 位地址。 一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口， 輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 7 被外部信號拉低時會輸出一個電流（ 程或校驗時， 接收高位地址和其它控制信號。 是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I 0 口。輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對 寫入“ l”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 將用上拉電阻輸出電流（ 圖 3片機 基于 性能強大，應用方便，可以選擇單位機來實現(xiàn)對其的主要控制操作。由于本人在校期間比較習慣應用 89列中的 以本設計的主控器選擇 片機的理由：降低成本，提升 性能，原有程序直接使用 ,硬件無需改動。選用 型封裝 , 作電壓單片機，可使產品更小，更輕，功耗更低。這里我們選擇用 封裝（圖 3 最小系統(tǒng)如圖 3示。最小系統(tǒng)由單片機、復位電路、晶振電路構成。 腳在接收到 2 個機器周期的高電平信號后復位，復位電路可在上電是復位單片機，通過 位按鈕在單片機運行過程當中可以隨時復位。晶振電路 片機內部有一個用于構成震蕩器的高增益反相放大器，管腳 別是該反相放大器的輸入端和輸出端，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶振和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激震蕩器。這里晶振選擇 12個微調電容取 30P。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 8 圖 3片機最小系統(tǒng) 單片機復位電路的作用： 單片機是屬于數(shù)字電路，數(shù)字電路就只有 0低電平和 1高電平兩個狀態(tài)。這兩狀態(tài)是已知狀態(tài)，比如有的 0 代表是 1 代表 但在電路上電時候或電壓波動不穩(wěn)定的時候，當給單片機上電那一瞬間，電壓有在幾微秒內（有的是幾毫秒內）不是直接跳變到 5V 的而是一個直線上升的階段，這時候，單片機不能正常工作，需要復位電路給它延時以等到電壓穩(wěn)定。這叫上電復位 。晶振的作用： 片機系統(tǒng)里都有 晶振 ，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。在通常工作條件下 ，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為 壓控振蕩器 （ 晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。同時 為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步 。 有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持 同步。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 9 擇 本設計用 存 碼來替代對講系統(tǒng)的語音輸入 制部分。碼來自 件。 標準的 式的聲音文件含有聲音的采樣數(shù)據(jù)和文件頭。文件頭描述了后面聲音數(shù)據(jù)的一些信息，如通道數(shù)、采樣頻率、采樣位數(shù)以及數(shù)據(jù)的長度等。通道數(shù)，是指聲音的采樣路數(shù)，如單聲道、立體聲等。采樣頻率，是指每秒鐘對聲音的采樣次數(shù)，采樣頻率越高，還原出來的聲音越接近原始聲音，如表 1 所列。根據(jù)采樣定理 ,要想精確還原出某種頻率的波形，其最小采樣率應至少為該波形頻率的 2 倍。 表 1 采樣頻率與 音質關系 1 音質 頻率范圍 /樣頻 /話音質 200400 短波段收音機音質 501 025 音機音質 2052 05 質 1004 1 提取聲音數(shù)據(jù)時，要注意采樣頻率、采樣位數(shù)、存儲容量與存儲時間的關系，如表 2所列。 表 2 采樣頻率 /位數(shù)、存儲容量與存儲時間的關系 1 采樣頻率 / 6 8 8 樣位數(shù) /位 8 16 8 16 8 16 8 16 8 16 存儲 容量 2 4 28 56 638 1 89 12 ：存儲時間單位： s 通常， 8采樣頻率和 8位的采樣位數(shù)可獲得清晰的語音以及較好的音樂聲，并且占有較少的存儲空間。采樣位數(shù)，指的是每次采樣的采樣精度。采樣位數(shù)越高，還原出來的聲音的量化噪聲越小，波形也越接近原波形。 由于 件比較大，所以選擇用華邦的 容量為 4以杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 10 儲存。對講系統(tǒng)對音質要求不是很高所以使用 86位的電話音質， 的聲音。 示部分設計 顯示部分只需顯示語音對講系統(tǒng)的工作模式，接收或發(fā)送。選擇用共陽數(shù)碼管來做顯示模塊，用數(shù)字 0 表示 音對講系統(tǒng)處于發(fā)送工作模式下，用 1 表示 示語音對講系統(tǒng)處于接收工作模式下。數(shù)碼管管腳圖如圖 3 圖 3陽數(shù)碼管腳圖 因為考慮到 的布線問題，所以數(shù)碼管與單片機 的連接并非標準的連。本系統(tǒng)數(shù)碼管與單片機 的連接圖如圖 3、樣子給 面布線的時候帶來了不小的方便使得 線更加簡潔。 圖 3片機數(shù)碼管連接圖 號發(fā)射 /接收模塊設計 10 線模塊，其工作于 段免許可證使用，采用司的 通道 發(fā)器。 用于超低功耗無線應用的業(yè)界系統(tǒng)成本最低的多通道無線產品，具有強大的數(shù)字處理特性，因此僅使用一顆低成本 可構建出高性能的射頻系統(tǒng)，包括很多非常有用的數(shù)字功能，如整個數(shù)據(jù)包處理、 沖器、空閑通道評估和無線喚醒等，可廣泛應用于消費類電子產品（如無線鍵盤、鼠標、游戲控制器）、無線音頻傳輸（如無線話筒、無線耳機、無線音箱）等。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 11 塊1 23 45 67 89 1011 1213 143頻模塊 頻收發(fā)器是用于低功耗無線應用的業(yè)界系統(tǒng)成本最低的多通道無線電產品。工作波段頻帶是 括很多非常有用的數(shù)字功能。射頻模塊通過由 6 個引腳組成的數(shù)字交互界面與控制器進行通信。 89列單片機的端口功能強大，每一個位都可以獨立地配置成為輸入、輸出等功能引腳。射頻模塊可將單片機的 中的 6 位，分別與 中由 成 ，負責控制器與 間收發(fā)數(shù)據(jù)的傳送。 配置的多功能引腳，當 到數(shù)據(jù)包時，令 發(fā)控制器引起中斷，讀取 存里的數(shù)據(jù)。通過配置可提供 測結果。 對講系統(tǒng)通過射頻模塊規(guī)定的數(shù)據(jù)包格式通信， 定的數(shù)據(jù)通信格式如圖 3示。 導言、同步字與 驗在發(fā)送數(shù) 據(jù)時是由 件自動添加，在接收時由硬件自動去除，在信道特性較好的場合，為提高識別速度，可設定 16 位的導言與 16 位的同步字。 固定長度通信模式下，可刪去長度域；在可變長度通信模式下，需要 8 位的長度域給出除去導言與同步字外所有數(shù)據(jù)負載的字節(jié)數(shù)。本設計中要用到多種不同長度的通信命令，因此采用了后一種模式。地址域用于 設備識別，本設計沒用到，刪去。最后兩個字節(jié)的驗是長度域、地址域與數(shù)據(jù)負載的校驗和。 能及特點 :(1)工作電壓： 推薦靠近 2) 段，免許可證使用 ;(3)最高工作速率 500持 2 制方式 ;(4)高接收靈敏度 (10 50 1數(shù)據(jù)包誤碼率 );(5)內置硬件 錯和點對多點通信地址控制 ;(6)耗電量極低： 0 X：杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 12 在 250 7) 可編程控制的輸出功率，最大輸出功率為 0小功率為 據(jù)速率可在 500間變化 ;(8)支持低功率電磁波激活功能 ,外部中斷喚醒、外部中斷或 醒系統(tǒng) ;(9)支持傳輸前自動清理信道訪問（ 即載波偵聽系統(tǒng) ;(10)快速頻率變動合成器帶來的合適的頻率跳躍系統(tǒng) ;(11)模塊可軟件設地址，軟件編程非常方便 ;(12)標準 距接口，便于嵌入式應用 ;(13)單獨的 64 字節(jié) 據(jù) (14)很少的外部組件，工作可靠性高 ;(15)模塊可視直線通信距離， 用 線 20 米 右 ,0 ;(16) 模塊尺寸， 用 線尺寸 :282 寸： 302含 天線 ) 。 接口說明： (1) 接電壓范圍為 間，不能在這個區(qū)間之外， 超過 會燒毀模塊。推薦電壓 右 ;(2) 除電源 接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機 直接相連，無需電平轉換。當然對 3V 左右的單片機更加適用了 ;(3) 硬件上面沒有 單片機也可以控制本模 塊，用普通單片機 模擬 需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機 就可以了，當然用串口也可以。 成了語音對講系統(tǒng)的主體模塊。是語音對講系統(tǒng)成功與否重要模塊。 頻輸出模塊設計 圖 3音頻輸出電路 語音對講系統(tǒng)通過 塊接收到從機讀取 過 送的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過單片機的處理后由 模擬 形輸出。 不有直接驅動喇叭發(fā)聲。系統(tǒng)需要設計一個 頻信號放大電路。由于語音對講系統(tǒng)的設計對聲音的質量要求并不是很高只要達到普 通的電話音質即可，所以對音頻輸出模塊的設計只用了一個簡單的 通濾波電路以及 4871 進行音頻放杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 13 大，進而驅動 3 歐的喇叭發(fā)出聲音。其電路原理如圖 3示。 4871 概述： 4871 是一個 連接的音頻功率放大器。它能夠在 5V 電源電壓下給一個 3 負載 提供 于 10%、平均值為 3W 輸出功率。在關閉模式下電流的典型值為 A 。 4871 是為提供大功率，高保真音頻輸出而專門設計的。它僅僅需要少量的外圍元件，并且能工作在 低電壓條件下 (4871 不需要偶合電容，自舉電容或者緩沖網(wǎng)絡，所以它非常適用于小音量和低重量的低功耗系統(tǒng)。 4871 主要特性： 在 失真度為 10%，輸入 1信號，不同負載的條件下輸出功率為： 3 歐姆， 3W（典型值） 4 歐姆， 型值） 8 歐姆負載， 型值）。 待機電流： 工作電壓： 在輸入信號頻率為 1載 8 歐姆，輸出平均功率為 1W 的條件下，最大失真度為 輸出不需要耦合電容，自舉電容或者緩沖電路。 體積小，采用 裝。 增益穩(wěn)定。 外部配置可以改變增益。 部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償?shù)?雙運算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 特性： 內部頻率補償 、直流電壓增益高 (約 100、 單位增益頻帶寬 (約 1、 電源電壓范圍寬：單電源 (330V)； 雙電源 ( 15V) 、 低功耗電流，適合于電池供電 、 低輸入偏流 、 低輸入失調電壓和失調電流 、 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 、 輸出電壓擺幅大 (0 至 圖 3杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 14 在音頻輸出模塊中 成了一個簡單的低通濾波器，因為這里用的音頻為 8電話音質，其它高頻的雜音通過低通濾波過濾掉。低通濾波器 13 的截止頻率 F=1/（ 2 本設計取 0K,70截止頻率為 圖 3通濾波電路 鍵電路設計 圖 3鍵模塊 切換按鍵直接使用開關與地相連如圖 3按鍵按下時讀 取 音對講系統(tǒng)切換工作模式從發(fā)送變?yōu)榻邮栈驈慕邮兆優(yōu)榘l(fā)送，具體通過程序來實現(xiàn)，同時通過程序使數(shù)碼管顯語音對講系統(tǒng)的工作模式 1）或 0），按鍵的消抖通過程序實現(xiàn)。 源部分設計 基于華邦 工作電壓以及 塊的工作電壓均為 4871 都在 5V 電壓下可 以工作。語音對講系統(tǒng)要的是攜帶方便，單片機、運放以及射頻收發(fā)模塊以及 功耗都不高， 5 節(jié) 池串聯(lián)得到。 列穩(wěn)壓器有可調版與多種固定電壓版，設計用于提供 1V。在最大輸出電流時， 隨負載電流的減小而逐漸降低。 片上微調把基準電壓調整到 誤差以內，而且電流限制也得到了調整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。 件引腳上兼容其他三端 壓器，提供適 用貼片安裝的 8 引腳 料封裝。 數(shù) 本參數(shù) 輸出電流 (A) 1 輸出電壓 (V) 他特性 初始誤差 (%) 差 (V) 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 15 裝類型 端口可調節(jié)或固定輸出電壓 出電流 1A 工作壓差低至 1V 線荷載調節(jié)： 負載調節(jié)： 可選 裝 用高效線性穩(wěn)壓器 后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V 至 性穩(wěn)壓器 、 電池充電器 、 有源 端 筆記本 電源管理 、 電池供電設備 。所以語音對講系統(tǒng)的 用固定輸出電壓值模式輸出如圖 3示。 及 來穩(wěn)波。 圖 3源模塊 章小結 本章