畢業(yè)論文基于T6668和RF2401的對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)32819

1、蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目題目 基于基于 t6668 和和 rf2401 的對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)的對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì) 系系 別別 電子信息工程系電子信息工程系 專專 業(yè)業(yè) 通通 信信 技技 術(shù)術(shù) 班班 級(jí)級(jí) 通通 信信 09-1 班班 姓姓 名名 劉宏剛劉宏剛 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 200910103109 指導(dǎo)教師（職稱）指導(dǎo)教師（職稱） 鄧翔宇（副教授）鄧翔宇（副教授） 日日 期期 2012 年年 03 月月 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 電子信息工程系電子信息工程系 2012 屆屆 通信技術(shù)專業(yè)通信技術(shù)專

2、業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于 t6668 和 rf2401 的對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì) 課題內(nèi)容性質(zhì)工程設(shè)計(jì) 課題來(lái)源性質(zhì)教師收集的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課題設(shè)計(jì)/論文 校內(nèi)指導(dǎo)教師職 稱工作單位及部門聯(lián)系方式 鄧翔宇 副教授電子信息工程系一、題目說(shuō)明（目的和意義）： 語(yǔ)音信號(hào)以無(wú)線方式傳輸,可以省去有限信道綜合布線的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的對(duì)講機(jī)都是以 模擬語(yǔ)音的方式進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)模虼似淇垢蓴_能力差，頻率利用率低，語(yǔ)音質(zhì)量一般。 本設(shè)計(jì)運(yùn)用 t6668 對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化處理，然后采用高性能無(wú)線傳輸芯片 rf2401 對(duì)語(yǔ)音 數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，采用單片

3、機(jī)對(duì)整個(gè)對(duì)講系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字 語(yǔ)音的高可靠性無(wú)線傳輸。 二、設(shè)計(jì)（論文）要求（工作量、內(nèi)容）： 1采用 adm 方式對(duì)模擬語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化； 2數(shù)字語(yǔ)音波特率 32kbps,通信距離100m； 3采用單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制； 4語(yǔ)音處理芯片的工作原理及其工作過(guò)程分析； 5軟件設(shè)計(jì)：程序流程圖和通信協(xié)議； 6用 protel 繪制系統(tǒng)原理圖、印制板圖； 7. 系統(tǒng)控制面板及狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)。 三、進(jìn)度表 日 期內(nèi) 容 2011-2012 學(xué)年第一學(xué)期 第十五周 第十六周 至十七周 第十八周 第十九周 第二十周 2011-2012 學(xué)年第二學(xué)期 第一周 第二周 查閱資料、總體方案論

4、證與選擇 語(yǔ)音處理芯片基本原理及電路圖 收發(fā)天線電路設(shè)計(jì) 數(shù)字語(yǔ)音的無(wú)線傳輸電路設(shè)計(jì) 對(duì)講機(jī)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì) 撰寫論文 提交、修改論文 答辯 完成日期 答辯日期 四、主要參考文獻(xiàn)、資料、設(shè)備和實(shí)習(xí)地點(diǎn)及翻譯工作量： 主要參考文獻(xiàn)、資料： 1 胡航.語(yǔ)音信號(hào)處理.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1999.9 2 邢建全.新型語(yǔ)音壓縮編解碼器 ambe.國(guó)外電子元器件，2004.1.16 3 趙又新.微機(jī)原理與接口技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社,2007.2 4 flash 存儲(chǔ)芯片應(yīng)用手冊(cè) 5 t6668 應(yīng)用手冊(cè).國(guó)外電子元器件 6 rf2401 芯片應(yīng)用手冊(cè) 指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字主管系領(lǐng)導(dǎo)簽字

5、 2011 年 10 月 14 日 年 月 日年 月 日 注：本任務(wù)書要求一式兩份, 一份系部留存，一份報(bào)教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)科。 摘 要 本次設(shè)計(jì)主要介紹了一種運(yùn)用語(yǔ)音處理集成電路 t6668 和高性能無(wú)線傳輸芯片 rf2401 以及 a/d(d/a)轉(zhuǎn)換器 ad7311，然后采用單片機(jī) at89c51 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò) 程進(jìn)行控制的對(duì)講機(jī)。相對(duì)于傳統(tǒng)對(duì)講機(jī)抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，從而提高了語(yǔ) 音質(zhì)量。 主要設(shè)計(jì)工作包括：發(fā)射端的麥克風(fēng)語(yǔ)音信號(hào)放大電路，采樣和量化，以及接收端的 數(shù)字信號(hào)接收、數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑濾波和功率放大，從而支持語(yǔ)音信號(hào)的基帶傳輸。電路 設(shè)計(jì)中主要使用運(yùn)算放大器和單片機(jī)，分

6、別處理模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。完成了硬件制作 和軟件編程。測(cè)試結(jié)果表明，麥克風(fēng)語(yǔ)音信號(hào)放大電路、采樣量化、數(shù)字信號(hào)接收、數(shù) 模轉(zhuǎn)換、平滑濾波和語(yǔ)音功率放大均達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)字語(yǔ)音 t6668 無(wú)線傳輸 rf2401 abstract this design mainly introduces the application of speech processing integrated circuit t6668 and high performance wireless transmission chip rf2401 and a/d (d/a) ad7311 convert

7、er, then the single chip microcomputer at89c51 of whole system work process control of his radio. compared with the traditional interphone strong anti-interference, high frequency utilization rate, so as to improve the quality of the speech. the main design work include: the launch microphone speech

8、 signal amplifier circuit, sampling and quantification, and the receiving end digital signal receiving, analog-to-digital conversion, smoothing filter and power amplifier, which support of baseband speech signal transmission. mainly used in the circuit design amplifier and single chip microcomputer,

9、 respectively, analog signals and digital signal processing. completed the hardware production and software programming. the test results show that the microphone speech signal amplifier circuit, sample quantization, digital signal receiving, analog-to-digital conversion, smoothing filter and voice

10、power amplifier all reached the expected indicators. keywords: digital voice t6668 wireless transmission rf2401 目 錄 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 課題研究的背景和意義.1 1.2 課題研究的主要內(nèi)容.1 1.3 對(duì)講機(jī)的應(yīng)用與概況.2 第二章第二章 無(wú)線對(duì)講機(jī)系統(tǒng)無(wú)線對(duì)講機(jī)系統(tǒng).5 2.1 無(wú)線對(duì)講機(jī)基帶信號(hào)處理單元結(jié)構(gòu).5 2.2 基帶傳輸系統(tǒng).5 第三章第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .7 3.1 系統(tǒng)概述及本人完成的工作.7 3.2 系統(tǒng)總體論證.7 3.3 系統(tǒng)方

11、案設(shè)計(jì)及選擇.7 3.4 系統(tǒng)組成 .9 3.5 工作原理 .9 第四章第四章 t6668、rf2401和單片機(jī)和單片機(jī)8051的接口電路的接口電路.10 第五章第五章 軟件仿真和調(diào)試軟件仿真和調(diào)試.12 5.1 基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試.12 5.2 基帶接收部分的仿真和調(diào)試基帶接收部分的仿真和調(diào)試.18 5.3 基帶系統(tǒng)整體仿真和調(diào)試基帶系統(tǒng)整體仿真和調(diào)試.22 結(jié)論結(jié)論.25 致謝致謝.27 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).28 第一章 緒論 1.1 課題研究的背景和意義 古時(shí)候的通信方式有蜂火臺(tái)、飛鴿傳書、驛站等等，主要的目地在于傳送軍事情報(bào)， 其傳輸煤介主要是利用人力和物力

12、來(lái)達(dá)成。直到“電”問(wèn)世后，才開始尋找通過(guò)使用電來(lái)通 信的可能性。 經(jīng)過(guò)人們的發(fā)展，在這兩百年內(nèi)獲得重大進(jìn)步，尤其是配合電子元件的進(jìn)步，使復(fù) 雜、便利的通信系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，并成為日常生活中不可缺少的東西。在整個(gè)通信技術(shù)發(fā) 展過(guò)程中，有些科學(xué)家作出了重要的突破性貢獻(xiàn)。例如 1864 年，馬克斯威爾(maxwell)導(dǎo) 出電磁波理論，證明電磁波的存在，而赫茲 1887 年經(jīng)由實(shí)驗(yàn)證明電磁波存在，這些進(jìn)步 使得無(wú)線通信變得可能也逐漸成真。另外，貝爾(bell)于 1875 年發(fā)明電話，使聲音可以直 接傳遞，結(jié)合史卓格(strowger)在 1897 年發(fā)明的自動(dòng)交換機(jī)，使得電話服務(wù)得以順利成長(zhǎng)。 由于真

13、空管于 1904 年問(wèn)世，促使阿姆斯壯于 1918 年發(fā)明超外差無(wú)線電接收機(jī)，開啟無(wú) 線電廣闊的應(yīng)用大門。 在 1930 年前的通信發(fā)展主要是屬于類比通信的成長(zhǎng)。在 1930 年以后，隨著數(shù)子通 信、電腦及人造衛(wèi)星的產(chǎn)生，整體通信技術(shù)也朝向數(shù)子通信方向來(lái)發(fā)展，對(duì)人類生活的 影響也更為加深。當(dāng)然，這些進(jìn)步也都基于電子原件由真空管、電晶體、集成電路 (integrated circuit， ic)及超大型集成電路(very large scale integrated circuit，vlsi)的長(zhǎng) 足進(jìn)步，才能使通信系統(tǒng)更具方便性及操控性。 隨著電腦技術(shù)、通信技術(shù)與娛樂(lè)的結(jié)合， 大家都希望能夠更

14、隨心所欲地使用科技，無(wú)線通信技術(shù)便逐漸獲得大家的青睞。大家都 希望能夠透過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，使自己不再局限于有線傳輸設(shè)備，進(jìn)而擺脫掉上述的種種 羈絆。無(wú)線通信技術(shù)主要就是利用無(wú)線電波取代傳統(tǒng)的傳輸線路(例如：銅線，雙絞線、 光纖等)，通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，我們可以將低頻的信息加在高頻的載波之上，這就是我們所 謂的調(diào)制（modulation） ，而相反地，自高頻的載波中將信息取出的技術(shù)，我們把它稱之 為解調(diào)(demodulation)，而這個(gè)可以用來(lái)發(fā)射的高頻載波，便稱之為射頻 (簡(jiǎn)稱 rf)。通 過(guò)改變載波的波長(zhǎng)、振幅、頻率，我們就可以利用載波來(lái)表示信息。基本上，各種通信 系統(tǒng)的資訊傳送過(guò)程，以從甲地單

15、向地傳到乙地為例，其流程大約如下: 1.在甲地將要傳送的信息，以電的信號(hào)表現(xiàn)出來(lái)。 2.將此電信號(hào)放大、編碼或調(diào)制后，依據(jù)各種傳輸煤介特性，將信息傳送到乙地。 3.在乙地將電信號(hào)收集后，經(jīng)解碼或解調(diào)。 1.2 課題研究的主要內(nèi)容 對(duì)講機(jī)與手機(jī)相比有許多獨(dú)特的地方。首先對(duì)講機(jī)不受網(wǎng)絡(luò)限制，在無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò) 未覆蓋到的地方，對(duì)講機(jī)可以讓使用者相互溝通。其次是對(duì)講機(jī)提供一對(duì)一，一對(duì)多的 通話方式，一按就說(shuō)，操作簡(jiǎn)單，令溝通更自由，尤其在緊急調(diào)度和集體協(xié)作工作的情 況下，這些特點(diǎn)是非常重要的。第三是通話成本低，除了購(gòu)機(jī)費(fèi)用和電池耗電外，沒(méi)有 其他成本，相比而言，手機(jī)還有通話費(fèi)，月租費(fèi)等。 對(duì)講機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

16、很廣，主要應(yīng)用在公安、民航、運(yùn)輸、水利、鐵路、制造、建筑、 服務(wù)等行業(yè)，用于團(tuán)體成員間的聯(lián)絡(luò)和指揮調(diào)度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件 的快速反應(yīng)能力。隨著對(duì)講機(jī)進(jìn)入民用市場(chǎng)，人們外出旅游、購(gòu)物也開始越來(lái)越多地使 用對(duì)講機(jī)。 從通信工作方式上，對(duì)講機(jī)分為單工通信工作的單工機(jī)和雙工通信工作的雙工機(jī)。 本文主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)單工機(jī)的基帶信號(hào)處理單元。主要設(shè)計(jì)工作包括：發(fā)射端的麥 克風(fēng)語(yǔ)音信號(hào)放大電路，采樣和量化，以及接收端的數(shù)字信號(hào)接收、數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑濾 波和功率放大，從而支持語(yǔ)音信號(hào)的基帶傳輸。在設(shè)計(jì)中以英國(guó) labcenter electronics 公 司出版的 eda 工具軟件 proteu

17、s 和美國(guó) microchip 公司出版的單片機(jī)集成開發(fā)軟件 mplab 為設(shè)計(jì)平臺(tái)，另外使用 matlab 軟件作輔助理論分析，還使用 protel 99se 軟件制作印刷電路板。 1.3 對(duì)講機(jī)的應(yīng)用與概況 對(duì)講機(jī)通信在 1985 年以前是我國(guó)主要的專用無(wú)線通信系統(tǒng)，如今隨著公眾移動(dòng)通信 的發(fā)展已逐步形成為一個(gè)重要的專業(yè)通信市場(chǎng)?，F(xiàn)在，人們對(duì)對(duì)講機(jī)的認(rèn)識(shí)達(dá)到空前的 高度，對(duì)講機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人們生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用得到了充分的體現(xiàn)，已 成為國(guó)家安全、公安警察、交通管理、石油化工、建筑施工、機(jī)械制造、賓館酒樓等部 門重要的無(wú)線通信裝備。 1、對(duì)講機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用 不論是專業(yè)無(wú)

18、線通信對(duì)講機(jī)還是公眾低功率民用對(duì)講機(jī)，相對(duì)于公眾移動(dòng)通信總體 而言都是微不足道的，相對(duì)于整個(gè)移動(dòng)通信市場(chǎng)來(lái)說(shuō)也是很小的。對(duì)講機(jī)市場(chǎng)雖然只占 公眾移動(dòng)通信市場(chǎng)很小的份額，但由于目前我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，各個(gè)行業(yè)已廣泛而大量地 使用對(duì)講機(jī)通信，因此，對(duì)講機(jī)實(shí)際上已成為各個(gè)行業(yè)重要的無(wú)線通信裝備，從而顯示 出對(duì)講機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。 2、對(duì)講機(jī)是一個(gè)有很強(qiáng)增長(zhǎng)力的行業(yè) 由近十年來(lái)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可以看到，即使世界經(jīng)歷了金融危機(jī)，在此時(shí)期內(nèi)世界經(jīng)濟(jì) 的各個(gè)重要領(lǐng)域，都受到了巨大的沖擊，但是移動(dòng)通信包括專業(yè)無(wú)線通信和公眾低功率 民用對(duì)講機(jī)，在同一時(shí)期內(nèi)仍保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)率，這說(shuō)明移動(dòng)通信有很強(qiáng)的增長(zhǎng)力，而

19、從這一角度來(lái)說(shuō)，信息時(shí)代的 21 世紀(jì)是移動(dòng)通信的世紀(jì)，21 世紀(jì)的世界是移動(dòng)通信世界。 中國(guó)是 21 世紀(jì)移動(dòng)通信最大的市場(chǎng)，也是世界上對(duì)講機(jī)最具發(fā)展前途的市場(chǎng)之一。 3、我國(guó)對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)的基本情況對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)是我國(guó)移動(dòng)通信比較重要的一部分，產(chǎn)業(yè)布局 呈現(xiàn)相應(yīng)的比較明顯的區(qū)域性，主要制造企業(yè)大部分分布在東南沿海、珠三角一帶。近 年來(lái)，我國(guó)對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)在通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的拉動(dòng)下，超常規(guī)高速發(fā)展，僅深圳無(wú)線電 通信制造企業(yè)就有近 200 家，無(wú)線電通信設(shè)備制造總產(chǎn)值有 400 億元之巨，位居全國(guó)前 列，是全國(guó)最重要的對(duì)講機(jī)生產(chǎn)基地，也是全球最多生產(chǎn)對(duì)講機(jī)企業(yè)基地之一，專業(yè)從 事對(duì)講機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)（包括外

20、銷企業(yè)）就有四十多家。其中對(duì)講機(jī)品牌企業(yè) 10 余家，創(chuàng) 造了國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大、在理論和實(shí)踐上位列世界前五名、服務(wù)全球用戶的對(duì)講機(jī)品牌，搶 了洋品牌不少的飯碗。一批起點(diǎn)較高的“中國(guó)造”已經(jīng)向美國(guó)、日本、歐盟等世界 80 多個(gè) 國(guó)家和地區(qū)出口，出口貿(mào)易呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。 雖然我國(guó)成了僅次于美國(guó)、日本的第三大對(duì)講機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但我國(guó)品牌機(jī)份額太低， “小 企業(yè)太多了，而且多數(shù)小企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平低，產(chǎn)品質(zhì)量差，浪費(fèi)了資源。 ”與發(fā)達(dá)國(guó)家相 比，還有很大差距，基本上屬于自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)初期的無(wú)序發(fā)展。由于對(duì)講機(jī)行業(yè)的重復(fù) 建設(shè)現(xiàn)象十分突出，因而大量設(shè)備制造廠家競(jìng)相仿制、搶產(chǎn)熱點(diǎn)對(duì)講機(jī)的現(xiàn)象也隨之而 來(lái)，進(jìn)而經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)

21、型過(guò)剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方式處于惡性價(jià)格戰(zhàn)等低水平狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足 不了我國(guó)專業(yè)無(wú)線通信發(fā)展的需要，每年還要花大量的外匯進(jìn)口專業(yè)無(wú)線通信設(shè)備。 4、市場(chǎng)前景及今后的發(fā)展趨勢(shì) 對(duì)講機(jī)家庭擁有量是反映一個(gè)國(guó)家公眾無(wú)線通信水平高低的綜合性指標(biāo)，同時(shí)也是 一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。對(duì)講機(jī)在美國(guó)、歐洲、韓國(guó)、新加 坡、香港、臺(tái)灣等地深受消費(fèi)者的歡迎。美國(guó)從 1998 年開放民用對(duì)講機(jī)市場(chǎng)后，在超市 里就可以買到對(duì)講機(jī)，其銷量以每年翻一番的速度增長(zhǎng)，2000 年銷量就達(dá)到 1000 萬(wàn)臺(tái)， 與手機(jī)的銷量處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)。在德國(guó)、日本，大概有 30%的家庭擁有對(duì)講機(jī)，大概 有 25%的法國(guó)家庭使用

22、對(duì)講機(jī)。2006 年我國(guó)手機(jī)用戶已經(jīng)達(dá)到 4.7 億，連續(xù)幾年的銷量 都超過(guò)了 2000 萬(wàn)部。如果參照美國(guó)市場(chǎng)對(duì)講機(jī)和手機(jī)銷量的比例，可以認(rèn)為我國(guó)對(duì)講機(jī) 市場(chǎng)的潛力非常巨大，市場(chǎng)需求不會(huì)低于歐美國(guó)家及我國(guó)港臺(tái)等地。 國(guó)家為滿足社會(huì)公眾使用對(duì)講機(jī)的需求，對(duì) 400mhz 低功率公眾民用對(duì)講機(jī)市場(chǎng)全 面放開。設(shè)置和使用低功率公眾無(wú)線對(duì)講機(jī)，免收頻率占用費(fèi)。低功率公眾對(duì)講機(jī)與手 機(jī)相比，價(jià)格便宜，也不產(chǎn)生通話費(fèi)用，可以很方便地實(shí)現(xiàn)一對(duì)一和一對(duì)多的通話；與 室內(nèi)無(wú)繩電話比較，通話距離更遠(yuǎn)，可達(dá)公里。公眾民用對(duì)講機(jī)不僅讓個(gè)人通信更自 由，而且可以表現(xiàn)自身獨(dú)特的性格。特別是隨著愈來(lái)愈多消費(fèi)者生活水平的逐

23、步提高， 駕車遠(yuǎn)行、登山、露營(yíng)等外出休閑活動(dòng)的機(jī)會(huì)和次數(shù)在逐漸增加，可以支持你在與同伴、 家人及時(shí)聯(lián)絡(luò)溝通的公從低功率民用對(duì)講機(jī)的作用此時(shí)便凸現(xiàn)出來(lái)，從而使社會(huì)對(duì)公眾 對(duì)講機(jī)的需求量急劇上升。 我國(guó)現(xiàn)有的對(duì)講機(jī)無(wú)論技術(shù)水平還是生產(chǎn)能力，與國(guó)外產(chǎn)品比都不具備競(jìng)爭(zhēng)能力。 因此對(duì)講機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)自國(guó)際方面。 國(guó)外公司對(duì)中國(guó)對(duì)講機(jī)市場(chǎng)早已饞涎欲滴，他們的產(chǎn)品及資本的大舉進(jìn)入和滲透， 已形成一種潮流。摩托羅拉公司 1987 年進(jìn)入中國(guó)，1992 年在天津注冊(cè)成立摩托羅拉（中 國(guó)）電子有限公司，用世界領(lǐng)先的通訊技術(shù)生產(chǎn)手機(jī)、對(duì)講機(jī)等無(wú)線通信設(shè)備。市場(chǎng)占 有率為世界第三的威泰克斯也將世界尖端的產(chǎn)品服務(wù)于中國(guó)

24、社會(huì)，于 2003 年在蘇州工業(yè) 園區(qū)設(shè)立了自己的工廠威泰克斯通訊（蘇州）有限公司。全球民用對(duì)講機(jī)產(chǎn)銷巨頭 豪發(fā)，用國(guó)際通訊領(lǐng)域 20 年的資歷和品牌，在我國(guó)以 99 元的零售低價(jià)推出對(duì)講機(jī)培育 民用對(duì)講機(jī)市場(chǎng)。tekk 也將眼光轉(zhuǎn)向了中國(guó)，2005 年 3 月正式將制造基地從韓國(guó)搬到 了深圳，從而開始了 tekk 對(duì)講機(jī)在中國(guó)生產(chǎn)，服務(wù)中國(guó)用戶的歷程。南方貝爾也進(jìn)入 中國(guó)與深圳諾德實(shí)業(yè)有限公司合作開拓民用對(duì)講機(jī)市場(chǎng)。威泰克斯公司在蘇州獨(dú)資設(shè)立 了自己的工廠后，形成了與摩托羅拉公司相抗衡的在中國(guó)生產(chǎn)對(duì)講機(jī)的雙架馬車，生產(chǎn) 廣泛應(yīng)用于作為社會(huì)基礎(chǔ)的警察、消防、救護(hù)、石油化工和民用的建筑施工、物業(yè)

25、管理、 酒店餐廳、商場(chǎng)學(xué)校等領(lǐng)域的無(wú)線對(duì)講機(jī)。 對(duì)講機(jī)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，也從側(cè)面反映出我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有了高速發(fā)展。今天我國(guó)已 是世界移動(dòng)通信第一大國(guó)，但由于我國(guó)人口達(dá) 13 億之多，我國(guó)每百人擁有量仍處于較低 水平，這一反差巨大的情況既說(shuō)明我國(guó)在發(fā)展移動(dòng)通信方面取得了巨大的成就，也預(yù)示 了今后發(fā)展我國(guó)對(duì)講機(jī)方面有著廣闊的空間和美好的前景，隨著建筑業(yè)、交通業(yè)、石油 化工等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)講機(jī)的需求量將越來(lái)越大，對(duì)講機(jī)市場(chǎng)容量將進(jìn)一步擴(kuò)大。 我國(guó)對(duì)講機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)，將加速提高對(duì)講機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)含量，朝著智能化、個(gè)性化、 輕巧型的方向發(fā)展，朝著民用的方向發(fā)展。品牌的東西不僅好在“形”，更在“神”，而這種

26、 說(shuō)不清楚的“神”就是由設(shè)計(jì)水平?jīng)Q定的。因此，自主研發(fā)、科技創(chuàng)新把國(guó)內(nèi)的民用對(duì)講機(jī) 市場(chǎng)培育起來(lái)，也是我國(guó)對(duì)講機(jī)制造業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，這樣自然就有了進(jìn)一步提高和 創(chuàng)新的基礎(chǔ)。 。 第二章 無(wú)線對(duì)講機(jī)系統(tǒng) 2.1 無(wú)線對(duì)講機(jī)基帶信號(hào)處理單元結(jié)構(gòu) 如圖 2-1 所示為單工無(wú)線對(duì)講機(jī)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它包括基帶信號(hào)處理單元和射頻 信號(hào)處理單元兩部分。射頻部分可由專用芯片完成，本文只闡述基帶信號(hào)的數(shù)字傳輸 設(shè)計(jì)，包括為射頻芯片發(fā)射部分提供語(yǔ)音數(shù)字輸入，從射頻芯片接收部分接收數(shù)字輸 出并還原出語(yǔ)音信號(hào)。由于采用單工方式通信，在同一時(shí)刻只能單方向傳送信息。當(dāng) a 方按下發(fā)送按鍵時(shí)，發(fā)信機(jī)與天線相連接而處于發(fā)送

27、狀態(tài)，b 方則應(yīng)使天線與收信 機(jī)相連接而處于接收狀態(tài)，構(gòu)成由 a 到 b 的單向通信鏈路。要使信息反向傳送，則需 要雙方改變?cè)瓉?lái)的收發(fā)狀態(tài)?？紤]到 a，b 雙方的收發(fā)機(jī)完全相同，而本文不涉及射 頻部分，為減少工作量，只設(shè)計(jì)一對(duì)收發(fā)機(jī)進(jìn)行基帶通信，簡(jiǎn)化后總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。 圖 2-1 單工無(wú)線對(duì)講機(jī)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 2-2 單工無(wú)線對(duì)講機(jī)基帶傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.2 基帶傳輸系統(tǒng) 2.2.1 基帶發(fā)送部分的構(gòu)成 基帶發(fā)送部分由語(yǔ)音前置放大、抗混疊濾波、a/d 轉(zhuǎn)換和基帶串行發(fā)送四部分組 成。如圖 2-3 所示。 語(yǔ)音前置放大抗混疊濾波a/d 轉(zhuǎn)換基帶串行發(fā)送 圖 2-3 基帶發(fā)送部分的

28、構(gòu)成 2.2.2 基帶接收部分的構(gòu)成 基帶接收部分由基帶串行接收、d/a 轉(zhuǎn)換、平滑濾波和功率放大四部分組成。如 圖 1-4 所示。 基帶串行接收d/a 轉(zhuǎn)換平滑濾波功率放大 圖 1-3 基帶接收部分的構(gòu)成 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)概述及本人完成的工作 本系統(tǒng)采用了以 t6668、ad73311、rf2401 及單片機(jī) at89c51 通過(guò)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí) 時(shí)語(yǔ)音的數(shù)字化存儲(chǔ)與回放，主要以低通濾波器、放大電路.t6668、ad73311 等硬件電 路組成。語(yǔ)音通信在數(shù)字通信中占有十分重要的地位，本次設(shè)計(jì)所介紹的 t6668 和 ad73311 所構(gòu)成的數(shù)據(jù)壓縮方法以及 rf2401 的無(wú)

29、線傳輸功能，不但可以節(jié)約存儲(chǔ)資源， 而且能夠減小對(duì)通信帶寬的需求。 ad73311 還是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含五個(gè) 8 位控制寄存器 cracre,用于設(shè)定工作狀態(tài)， 控制輸入輸出。ad73311 通過(guò)串行口與處理器接口，傳送的是 16 位數(shù)據(jù)，有五種工作模 式，分別為：程序模式、數(shù)據(jù)模式、混合模式、模擬環(huán)路模式、數(shù)字環(huán)路模式。其中前 三種是正常的工作模式，后兩種是調(diào)試模式，僅在調(diào)試時(shí)使用。五種工作模式由內(nèi)部的 控制寄存器 a 中的四位（cra03）控制。 3.2 系統(tǒng)總體論證 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要設(shè)計(jì)電力載波數(shù)字對(duì)講系統(tǒng)，基于惡劣電力網(wǎng)環(huán)境的低壓 電力載波技術(shù)得到充分的應(yīng)用，同時(shí)應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行人

30、機(jī)交互的控制。通過(guò)加以技術(shù)改 進(jìn)實(shí)現(xiàn)廣播通信.遠(yuǎn)程調(diào)度等應(yīng)用。 首先在進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)半雙工通信和廣播通信時(shí)，通過(guò)麥克風(fēng)輸入語(yǔ)音信號(hào)，而在此過(guò) 程中首先經(jīng)過(guò) rc 濾波電路，經(jīng)過(guò)濾波以后，送入 ad73311 芯片，而此芯片集抽樣.量化.編 碼于一身，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字編碼，由于二進(jìn)制數(shù)字編碼位數(shù)較多，其必須 進(jìn)行壓縮，則此過(guò)程最理想的電路結(jié)構(gòu)就是采用新型語(yǔ)音壓縮編解碼器，既 ambe2000。而由 ambe2000 和 ad73311 構(gòu)成的語(yǔ)音采樣，壓縮，解壓縮實(shí)用電路是整 個(gè)設(shè)計(jì)方案中最佳的組合。其中 ad73311 是 adi 公司的一種聲碼器芯片，將 a/d 轉(zhuǎn)換 和 d/a 轉(zhuǎn)換

31、集于一身，而用 ad73311 來(lái)構(gòu)成電路設(shè)計(jì)的采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)模轉(zhuǎn)換，而 它的采樣速率可以達(dá)到 32khz。16 位采樣數(shù)據(jù)，且具有較好的聲音質(zhì)量，再配合 ambe2000 使用過(guò)程中可取得良好的效果，還可以通過(guò)軟件對(duì) ambe2000 和 ad73311 進(jìn) 行重新設(shè)置，因此在本設(shè)計(jì)中使用 ambe2000 和 ad73311 的結(jié)合，將使語(yǔ)音采樣.壓縮. 解壓縮的過(guò)程十分方便，使用十分靈活。在完成對(duì)模擬信號(hào)的采樣.壓縮.解壓縮的過(guò)程 以后，ambe2000 將數(shù)據(jù)送到單片機(jī) 8051 中。 3.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及選擇 在上述設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)提出的兩種方案進(jìn)行比較分析，其主要區(qū)別在于 a/d

32、 轉(zhuǎn)換和 d/a 轉(zhuǎn)換及片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的不同。就其分析結(jié)果如下。在方案一中對(duì)語(yǔ)音轉(zhuǎn)換采用 a/d 轉(zhuǎn) 換芯片，同時(shí)對(duì)對(duì)方送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 d/a 轉(zhuǎn)換芯片，采用兩塊芯片。在將信號(hào)轉(zhuǎn)換 完成后，通過(guò)芯片 ambe2000 的壓縮及解壓縮送入單片機(jī) at89c51，在經(jīng)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器的暫時(shí)存放，等待下一級(jí) at89c51 的響應(yīng)，當(dāng) at89c51 響應(yīng)后，將數(shù)據(jù)從片外數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器中取出，再送給輸出通道。而在方案二中，重點(diǎn)克服了方案一的缺陷，采用了比 較好的芯片，尤其在 a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換過(guò)程中，采用了一個(gè)芯片 ad73311，ad73311 最 大的優(yōu)點(diǎn)在于將 a/d、d/a 轉(zhuǎn)換集于

33、一身，使其在實(shí)際中對(duì)硬件電路的要求降低了，而且 也在成本上有很大的優(yōu)勢(shì)，所以在 a/d、d/a 的轉(zhuǎn)換過(guò)程中系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用芯片 ad73311。 對(duì)于方案一中采用兩塊片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其帶來(lái)的后果與采用 a/d.d/a 兩塊芯片是 一樣的。所以方案二也采用一塊芯片，雙口 ram，這樣不但給硬件部分帶來(lái)很多方便， 而且給軟件方面尤其是單片機(jī)識(shí)別地址過(guò)程中更是方便。這樣通過(guò)對(duì)上述兩種方案的論 證分析，采用第二種方案是最佳的。 在這個(gè)設(shè)計(jì)階段，我們小組將整個(gè)系統(tǒng)分解成多個(gè)子系統(tǒng)，分別有：語(yǔ)音信號(hào)采集 系統(tǒng)a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換模塊接口模塊語(yǔ)音壓縮、解壓縮模塊、無(wú)線傳輸系統(tǒng)及信號(hào) 控制模塊。分開的多個(gè)子

34、系統(tǒng)盡量采用通用的接口，同時(shí)需要考慮各個(gè)子系統(tǒng)的接口信 號(hào)的定義時(shí)序電壓范圍以及阻抗匹配等問(wèn)題。 對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方略的初步考慮分別做一說(shuō)明。 （1） a/d 轉(zhuǎn)換模塊 由于數(shù)字化語(yǔ)音是以 8khz 的抽樣頻率對(duì) 0.33.4khz 帶寬的話 音信號(hào)進(jìn)行采樣，然后按 13 折線 a 律方式壓縮編碼，每個(gè)樣值編 8 位，形成 每路數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)的速率為 64kb/s?？梢赃x用的 a/d 和 d/a 的型號(hào)很多，在此 設(shè)計(jì)中我們采用 ad73311 芯片對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。 （2） 由于語(yǔ)音壓縮率為 32:1，數(shù)字語(yǔ)音波特率2.4kbps，我們選擇了 t6668 對(duì)數(shù)字 語(yǔ)音進(jìn)行壓縮編碼，其

35、壓縮數(shù)據(jù)率在 2kbps 9.6kbps 范圍內(nèi)可調(diào)。當(dāng)速率在 4kbps 以上時(shí)，可得到接近長(zhǎng)途電話的語(yǔ)音質(zhì)量；當(dāng)速率為 2kbps 時(shí)，仍然具 有較高的可懂度和自然度。 （3） 語(yǔ)音回放時(shí)，須將已存儲(chǔ)的數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò) d/a 變換器恢復(fù)為模 擬語(yǔ)音信號(hào)。 （4） 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制中我們選用單片機(jī) at89c51。 （5） 對(duì)于方案一中采用兩塊片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其帶來(lái)的后果與采用 a/d.d/a 兩塊芯 片是一樣的。 （6）完成后，通過(guò)芯片 ambe2000 的壓縮及解壓縮送入單片機(jī) at89c51，在經(jīng)片外 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的暫時(shí)存放，等待下一級(jí) at89c51 的響應(yīng)，當(dāng) at89c5

36、1 響應(yīng)后，將數(shù)據(jù) 從片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取出，再送給輸出通道。而在方案二中，重點(diǎn)克服了方案一的缺 陷，采用了比較好的芯片，尤其在 a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換過(guò)程中，采用了一個(gè)芯片 ad73311，ad73311 最大的優(yōu)點(diǎn)在于將 a/d、d/a 轉(zhuǎn)換集于一身，使其在實(shí)際中對(duì)硬 件電路的要求降低了，而且也在成本上有很大的優(yōu)勢(shì)，所以在 a/d、d/a 的轉(zhuǎn)換過(guò)程 中系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用芯片 ad73311。 3.4 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)由 t6668，ad73311，rf2401 等組成，如下圖所示： 3.5 工作原理 模擬的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)ad73311送到t6668。而t6668將送

37、過(guò)來(lái)的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣、壓縮成數(shù)據(jù)包的形式后，送單片機(jī)at89c51的p2.2口同 時(shí)由十六分頻器分頻后將clk信號(hào)送向rxd端， ，當(dāng)單片機(jī)接收到信號(hào)后，通過(guò)軟件識(shí)別。 并由雙口ram將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后等待下一級(jí)單片機(jī)的響應(yīng)，在完成這些后，采用異步串行 通信方式3與擴(kuò)頻通信芯片sc1128進(jìn)行全雙工通信，再送到電力接口電路，經(jīng)過(guò)耦合、放 大、濾波送至低壓電力線上，而在此耦合過(guò)程中，發(fā)送和接收共用一個(gè)耦合變壓器。由 于t6668每20ms產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)包，用1ms發(fā),9ms收。其對(duì)方也是一樣，所以在下一個(gè)數(shù)據(jù) 包產(chǎn)生的過(guò)程中將會(huì)實(shí)現(xiàn)一次全雙工通信。再經(jīng)上述的相反過(guò)程經(jīng)t6668的解碼，還原出

38、二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)ad73311的數(shù)模轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換成模擬的語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)放大后經(jīng)揚(yáng) 聲器播出，既可實(shí)現(xiàn)所有用戶的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信和廣播。 第四章 t6668、rf2401和單片機(jī)8051的接口電路 t6668 和單片機(jī) 8051 的接口電路所下圖所示： 無(wú)線接收與發(fā)射電路 nrf_cs nrf_pwr_up nrf_ce nrf_clk2 nrf_clk1 nrf_dr2 nrf_dr1 nrf_dout2 nrf_data rfio p2.0 p2.1 p2.2 3.3v 10nf c32 1nf c3322k r96 2.2nf c37 4.7pf c38 33nf c34 1m r97 1

39、2 16mhz y3 xtal 2.2pf c41 4.7pf c42 1pf c40 1pf c39 22pf c35 22pf c36 ce 1 dr2 2 clk2 3 dout2 4 cs 5 dr1 6 clk1 7 data 8 dvdd 9 vss 10 xc2 11 xc1 12 vdd_pa 13 ant1 14 ant2 15 vss_pa 16 vdd 17 vss 18 iref 19 vss 20 vdd 21 vss 22 pwr_up 23 vdd 24 u15 nrf2041 3.3nh l5 5.6nh l3 10nh l6 5.6nh l4 rfio ant

40、enna da2 clk2 dout2 p3.7 p2.3 p2.4 第五章 軟件仿真和調(diào)試 5.1 基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試 基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試包括前置放大電路的仿真和調(diào)試、抗混疊濾波器的仿 真和調(diào)試、a/d 轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試、基帶串行發(fā)送的仿真和調(diào)試四部分。 5.1.1 前置放大電路的仿真和調(diào)試前置放大電路的仿真和調(diào)試 （1） isis 軟件仿真電路 用 ne5532 作單級(jí)的語(yǔ)音前置放大器，其仿真電路如圖 5-1 所示。 圖 5-1 前置放大器的仿真電路 （2） isis 軟件仿真結(jié)果 用 ne5532 作單級(jí)的語(yǔ)音前置放大器，其仿真結(jié)果如表 5-1 所

41、示。 表 5-1 前置放大器的仿真 vin(mv- pp) f(hz)vo (v-pp)avo=vo/vinav|db= 20*lg(av/avmax) 201.470-3 20021000 2k21000 20 10k1.470-3 其大致的幅頻特性曲線如圖 5-2 所示。 圖 5-2 前置放大器的仿真幅頻特性曲線 5.1.2 抗混疊濾波器的仿真和調(diào)試抗混疊濾波器的仿真和調(diào)試 （1）isis 軟件仿真電路 用 ua741 作抗混疊濾波器，其仿真電路如圖 5-3 所示。 圖 5-3 抗混疊濾波器的仿真電路 （2）isis 軟件仿真結(jié)果 用 ua741 作抗混疊濾波器，其仿真結(jié)果如圖 5-3 所

42、示。 表 3-2 前置放大器的仿真 vin(mv- pp) f(hz)vo (mv- pp) avo=vo/vinav|db= 20*lg(av/avmax) 040020200 1k40020 3.4k2701.35-3.4 10k400.2-13.9 大致的幅頻特性曲線如圖 5-4 所示。 圖 3-4 抗混疊濾波器的仿真幅頻特性曲線 （4）由于抗混疊濾波器與平滑濾波器設(shè)計(jì)相同，其仿真結(jié)果也一樣。 5.1.3 a/d轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試 （1）程序方案 pic16f8 77a 單片機(jī)先 a/d 轉(zhuǎn)換，后由 spi 主模式傳輸 8 位 ad 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。在定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)期間

43、，a/d 采樣開關(guān)閉合，當(dāng)定時(shí)器 0 產(chǎn)生溢出中斷后，在中斷程序中先進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換，得到 10 位數(shù)字量，按左對(duì)齊放于寄存器 adresh 和 adresl 的低 2 位，只取存 放高 8 位 ad 結(jié)果的 adresh 中的采樣值存入 sspbuf，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)送。其時(shí)序圖如圖 5-5 所示。 圖 5-5 a/d 轉(zhuǎn)換電路和基帶串行發(fā)送的時(shí)序圖 （2）程序代碼 #include /采用 pic16f877a 的 spi 主模式傳輸 8 位的 ad 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) /spi 主模式下只要向 sspbuf 存入數(shù)據(jù)，就可由 sdo 串行輸出 /在中斷中進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換并將結(jié)果放入 sspbuf，從

44、而直接發(fā)送 void interrupt usart_seve() t0if=0; adgo=1; /ad 轉(zhuǎn)換開始 wait: if(adif=0) goto wait; sspbuf=adresh;/串行發(fā)送 a/d 數(shù)據(jù) adif=0;/a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束，重新閉合采樣開關(guān) tmr0=0 xc8;/計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí) main() trisc3=0;/rc3 為輸出作 sck trisc5=0;/rc5 為輸出作 sdo trisc4=1;/rc4 為輸入作 sdi sspcon=0x31; sspstat=0 x40; intcon=0 xe0; option=0 x00; adcon0=0

45、x41;/選擇通道 an0 為模擬輸入,無(wú)外接基準(zhǔn)電壓；ad 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘為 8 分頻; 接通 ad 轉(zhuǎn)換的電源； adcon1=0x0e;/選擇采樣數(shù)據(jù)左對(duì)齊,an0 為模擬輸入其他為 i/o 端口 tmr0=0; loop:goto loop; （3）仿真電路 從 ra0 輸入 4.5v 直流電，在參考電壓 5v 情況下運(yùn)行 a/d 轉(zhuǎn)換，而后由 spi 模式下的 sdo 口輸出。 圖 5-6 a/d 轉(zhuǎn)換電路和基帶串行發(fā)送的仿真電路圖 （3） 仿真結(jié)果 圖 5-7 a/d 轉(zhuǎn)換電路和基帶串行發(fā)送的仿真結(jié)果 測(cè)得相鄰兩次串行發(fā)送 ad 數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為 150us，需優(yōu)化發(fā)送時(shí)序圖，縮短發(fā)送時(shí)延

46、。 5.1.4 基帶串行發(fā)送設(shè)計(jì)的仿真和調(diào)試基帶串行發(fā)送設(shè)計(jì)的仿真和調(diào)試 （1）程序方案 a 用 8 位 timer0 計(jì)數(shù)器定時(shí)，每 125us 產(chǎn)生中斷信號(hào)，在中斷程序中利用 spi 模式讀取 采樣值串行輸出。pic 的 fosc=4mhz，timer0 的計(jì)數(shù)周期為 fosc/4=1mhz，取 timer0 的最小分頻比 1：2，則 timer0 計(jì)數(shù)周期為 1/（fosc/4/2）=2us，計(jì)數(shù)初值 tmr0 計(jì)算公式如下：（256-tmr0）*2us125us，取 tmr0=200=0xc8。 b 開辟緩沖區(qū)用于存放 a/d 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。 c 初始化 timer0 和 spi，包括開

47、 timer0 中斷，使能 spi 的串口引腳 sck，sdo，sdi 等。 d 寫入 timer0 初值 tmr0=0xc8，從而啟動(dòng) timer0，等待計(jì)數(shù)溢出中斷。 e 在中斷程序中讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入 sspbuf 中，即可直接將數(shù)據(jù)由 sdo 輸出。 （2）程序流程圖 圖 5-8 基帶串行發(fā)送流程圖 （3）程序代碼 #include int i=0; int t_temp8=0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff;/緩沖區(qū)放 8 個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)試 void interrupt usart_seve() t0if=0;tmr0=0 x

48、c8; sspbuf=t_tempi;/寫入存放在緩沖區(qū)的 a/d 采樣數(shù)據(jù)直接串行輸出 i+; main() trisc3=0;/rc3 為輸出作 sck trisc5=0;/rc5 為輸出作 sdo trisc4=1;/rc4 為輸入作 sdi sspcon=0x31; sspstat=0 x40;/使能 spi 的各端口，設(shè)定串行速率為 fosc/4=1mbps intcon=0 xe0;/使能 timer0 中斷 t0ie 及全局中斷 gie option=0 x00;/ 設(shè)定分頻比為 1：2 tmr0=0;/寫入初值啟動(dòng) timer0 loop:if(i=8)i=0; goto lo

49、op; （4）仿真電路 pic 的 rc5 即為 spi 的串行輸出口 sdo，可觀察串行輸出結(jié)果。 圖 3-9 基帶串行發(fā)送仿真電路 （4）仿真結(jié)果 圖 3-10 基帶串行發(fā)送仿真結(jié)果 觀察可知兩次串行輸出 8 個(gè)“1”的時(shí)間間隔約為 125us，初步達(dá)到串行通信要求。 5.2 基帶接收部分的仿真和調(diào)試基帶接收部分的仿真和調(diào)試 基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試包括基帶串行接收的仿真和調(diào)試、d/a 轉(zhuǎn)換電路的仿真和 調(diào)試、平滑濾波器的仿真和調(diào)試、功率放大器的仿真和調(diào)試。 5.2.1 基帶串行接收的仿真和調(diào)試的仿真和調(diào)試 （1）程序方案 a u1 作發(fā)送，u2 作接收 b 在 spi 主模式下，u1 將

50、緩沖區(qū)數(shù)據(jù)由 sdo 口輸出，并由 sck 口發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，u2 的 sck 口接收 u1 的時(shí)鐘信號(hào)，并按 u1 時(shí)鐘由 sdi 接收 u1 的 sdo 口輸出的數(shù)據(jù)，然 后由 rb7-rb0 并行輸出。 （2）仿真電路 圖 5-11 基帶串行接收仿真電路 （3）仿真結(jié)果 圖 3-12 基帶串行接收仿真結(jié)果 sdo 發(fā)送數(shù)據(jù)為 0xaa，高兩位分別為 1、0，rb7、rb6 經(jīng)過(guò)延時(shí)在 t 時(shí)刻分別為 1、0，實(shí)現(xiàn)了串行通信。 （2）程序代碼 u1 代碼代碼 #include /程序目的：采用 pic16f877a 的 spi 主模式傳輸 8 位的 ad 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) /spi 主模式下只要向

51、sspbuf 緩沖器存入數(shù)據(jù)，就可自動(dòng)進(jìn)入移位寄存器 sspsr， /最后由 sdo 串行輸出 /數(shù)據(jù)存入 sspbuf 緩沖器后，補(bǔ)充 rc4 產(chǎn)生下跳變（可修改為上跳變） ， /通知 nrf2401 接收數(shù)據(jù)。 /仿真顯示，bit7 傳送的初始階段，rc4 及時(shí)產(chǎn)生下跳變，達(dá)到了預(yù)期效果。 /存在問(wèn)題，數(shù)據(jù)放入 sspbuf 以后，不能將 sspif 置位 int i=0; int j=0; int t_temp8=0 xaa,0 xff,0 xaa,0 xff,0 xaa,0 xff,0 xaa,0 xff;/緩沖區(qū)放 8 個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)試 void interrupt usart_seve(

52、) t0if=0;tmr0=0 xc8; sspbuf=t_tempi; rc4=0;/數(shù)據(jù)存入 sspbuf 緩沖器后，補(bǔ)充 rc4 產(chǎn)生下跳變（可修改為上跳變） for(j=0;j1;j+)/使 rc4=0 延時(shí)一段時(shí)間，再回主程序上跳變?yōu)?1 i+; i-; i+; main() trisc3=0;/rc3 為輸出作 sck trisc5=0;/rc5 為輸出作 sdo trisc4=0;/rc4 為 io 輸出，不作串行口的 sdi 引腳 sspcon=0x31; sspstat=0 x40; intcon=0 xe0; option=0 x00; tmr0=0; loop:if(i=

53、8)i=0;rc4=1; goto loop; u2 代碼代碼 #include /采用 pic16f877a 的 spi 從主模式接收 8 位的 ad 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) /spi 從模式下按輸入的 sck 時(shí)鐘由 sdi 串行輸入 8bit 數(shù)據(jù),然后存入 sspbuf /將 sspbuf 內(nèi)數(shù)據(jù)送至 portb 并行輸出從而進(jìn)行 da 轉(zhuǎn)換 void interrupt usart_seve() sspif=0; portb=sspbuf;/并行輸出 8 位數(shù)字量 main() trisb=0;/并行輸出數(shù)字量以供 da 轉(zhuǎn)換 trisc3=1;/rc3 為輸入作 sck，說(shuō)明是從模式 trisc

54、5=0;/rc5 為輸出作 sdo trisc4=1;/rc4 為輸入作 sdi sspcon=0x35;/選擇從動(dòng)模式，使能/ss sspstat=0 x40;/每比特?cái)?shù)據(jù)輸出的中間時(shí)刻采樣，sck 下降沿輸出下一比特?cái)?shù)據(jù) intcon=0 xe0;/使能外圍中斷 sspie=1;sspif=0; loop: goto loop; 5.2.2 d/a轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試 （1）程序目的 測(cè)試 dac0832 在直通方式下的接線方式是否正確及轉(zhuǎn)換速率 （2）程序代碼 /仿真目的：測(cè)試 dac0832 直通方式連接是否正確，是否可以進(jìn)行 da 轉(zhuǎn)化 /定時(shí)輸出 0 xff 和

55、 0 x00，如此循環(huán)，觀察 dac0832 是否輸出占空比 50%的 5v 方波信號(hào) #include unsigned int table=0 xff; void interrupt da_serve() t0if=0; tmr0=0 xc8;/定時(shí)周期（ff-c8）*（1/（fosc/8） ）=55*2us=110us table=table;/按位取反，得到反相信號(hào) void main() trisc=0; intcon=0 xa0; option=0 x00;/初始化 rc 作輸出，使能 timer0 tmr0=0;/寫入 timer0 初值 tmr0 啟動(dòng)定時(shí)器 while(1)

56、portc=table;/并行輸出 8 位數(shù)字量供 dac0832 進(jìn)行 da 轉(zhuǎn)換 （3）仿真電路 圖 5-13 dac0832 在直通方式下的仿真電路 （4）仿真結(jié)果 圖 5-14 dac0832 在直通方式下的仿真結(jié)果 rc7-rc0 并行輸出 0xff,0x00,每個(gè)口輸出 1bit 時(shí)間均為 120us 略大于高定的 110us，dac0832 反相還原出周期為 110us*2=220us，占空比為 50%，幅值 5v 方波信號(hào)。 與 3.1.2 抗混疊濾波器的仿真和調(diào)試相同 5.3 基帶系統(tǒng)整體仿真和調(diào)試基帶系統(tǒng)整體仿真和調(diào)試 （1）程序方案 u1 采用 an0 作模擬通道，而 a

57、n3、an2 接5v 基準(zhǔn)電壓作 ad 轉(zhuǎn)換參考電壓。然后在 spi 主模式下，輸出 sck 時(shí)鐘信號(hào)，按該時(shí)鐘由 sdo 口將 ad 信號(hào)串行輸出。u2 處在 spi 從模式，接收 u1 的時(shí)鐘信號(hào)，按其時(shí)鐘由 sdi 串行輸入 ad 信號(hào)，而后由 rb7-rb0 并行輸出給 dac0832。dac0832 采用直通方式，即時(shí)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)。 （2）仿真電路 圖 5-16 基帶系統(tǒng)整體仿真電路 （2）仿真結(jié)果 圖 5-17 基帶系統(tǒng)整體仿真結(jié)果 輸入 3khz 峰峰值為 5v 的正弦波，輸出結(jié)果與輸入基本一致，但不夠平滑，加入平滑濾 波器改善波形，改進(jìn)后仿真電路如圖 5-18 所示，

58、仿真結(jié)果如圖 5-19 所示。 圖 5-18 基帶系統(tǒng)整體仿真電路（改進(jìn)后） 圖 5-19 基帶系統(tǒng)整體仿真結(jié)果（改進(jìn)后） 結(jié)論 本系統(tǒng)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),充分利用其成本低和耗能低的特點(diǎn),完成了環(huán)境監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端的實(shí)現(xiàn)。解決了原有技術(shù)方案成本高、難以布線和維護(hù)、對(duì)環(huán)境破 壞大等缺點(diǎn)。同時(shí),該系統(tǒng)有很好的擴(kuò)展性。只要加上相應(yīng)的傳感器就可以廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn) 程控制和自動(dòng)控制,嵌入各種設(shè)備可望實(shí)現(xiàn)更多的功能。如溫室大棚的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、空 調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動(dòng)控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制、火災(zāi)監(jiān)測(cè)和煙霧探測(cè)等。 目前市場(chǎng)上的近距離無(wú)線通信技術(shù)有很多種，如無(wú)線局域網(wǎng)wifi、藍(lán)牙 irda

59、、uwb、rf等。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)zigbee無(wú)線通信技術(shù)在在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中占 有廣泛的市場(chǎng)，具有低功耗、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大、兼容性強(qiáng)、安全性高、成本 低等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用了zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的搭建。經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，本設(shè)計(jì)中 的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信平臺(tái)已經(jīng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行，并且有較好的可靠性和擴(kuò)展性。 本設(shè)計(jì)分析了zigbee的特點(diǎn)和技術(shù)規(guī)范，對(duì)組網(wǎng)方式進(jìn)行了深入的研究。提出了一 種可以在環(huán)境監(jiān)控中應(yīng)用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬 件和軟件，可以用于監(jiān)測(cè)聲音信號(hào)，光照強(qiáng)度，溫濕度等多種環(huán)境參數(shù)，完成環(huán)境參數(shù) 的連續(xù)檢測(cè)和把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)中。完成了z

60、igbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的搭建， 實(shí)現(xiàn)了小型的zigbee 星型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)，串口觀測(cè)，表明傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)此網(wǎng)絡(luò) 可以順利到達(dá)中心節(jié)點(diǎn)。 考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展問(wèn)題，把微控制器的所有都引出，一方面方便調(diào)試，另一 方面便于以后的功能擴(kuò)展。由于使用的傳感器種類較多，不可能對(duì)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都開 發(fā)一套全新的硬件系統(tǒng)，固合理的分配的微處理器資源，硬件部分分為模塊化布置，選 用及插及拔的器件和傳感器，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口自由組合。對(duì)于需復(fù)用的微處理器資源，軟 件上采用設(shè)計(jì)合理的時(shí)間管理機(jī)制，分配使用微處理器資源，實(shí)現(xiàn)功能。目前搭建的平 臺(tái)主要適用于倉(cāng)庫(kù)環(huán)境監(jiān)控，因?yàn)樗捎玫氖峭獠侩娫垂╇姟?由于時(shí)間原因，很多預(yù)