红外光语音通信系统设计报告

《红外光语音通信系统设计报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要本套设计是一个红外光语音通信系统，该系统采用一对850nm波长红外光发光、接收管作为收发器件，实现了定向语音信号传输，无明显失真条件下最大传输距离可达5m，并可以实时传输发射端环境温度。设计采用STM32F10XC8T作为控制核心，通信方式选用数字通信，即将语音信号放大滤波后进行A/D采样，转换为数字量以串行通信形式红外发射，接收端信号经过D/A转换后，放大、滤波，通过扬声器输出语音信号。系统另外设计了中继转发结点，通信方向改变90度以后，依然可以实现清晰传输。关键词：红外；语音信号；无线通信；温度显示18目录1设计任务与要求11.1设计任务11.2要求12系统方案32.1方案比较与

2、选择32.2总体方案设计53理论分析与计算53.1通信原理分析53.2提高转发器效率方法74电路与程序设计84.1系统的硬件84．2程序结构与设计135测试方案与测试结果15参考文献17附录一系统元器件清单18181设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个红外光通信装置。1.2要求1.基本要求（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，如图1所示。图1红外光通信装置方框图（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为300~3400Hz。（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入

3、语音信号改为800Hz单音信号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V。不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。2．发挥部分（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过10s。温度测量误差不超过2℃18。语音信号和数字信号能同时传输。（2）设计并制作一个红外光通信

4、中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信距离2m，如图2所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。中继转发节点采用5V直流单电源供电，电路见图3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。图1中继转发节点供电电路（3）在满足发挥部分（2）要求的条件下，尽量减小中继转发节点供电电流。（4）其他。182系统方案2.1方案比较与选择a.通信方式的选择方案一：模拟通信，将模拟信号与载波进行调制，使其带有一定载波特性，又不失模拟信号的独特性，接收端通过低通滤波器，还原初始模拟信号。图2模拟通信结构框图方案二：数字通信，将语音信号放大滤波后进行A/D采样并存储在存储器中，以数字量形式输出（串行）红外发射

5、。红外接收并经过D/A转换输出语音信号，放大后从扬声器输出。18图3数字通信结构框图由于模拟信号传输过程中易受到噪声干扰，而且噪声不断积累，通信质量较差，而数字通信抗干扰能力强且噪声不积累，便于对数字信息进行处理、变换、存储，因此本系统最终选用方案二。b.控制器的选择方案一：采用美国德州仪器（TI）公司生产的MS430系列单片机作为系统的控制器。MS430是16位单片机。其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。片上资源较丰富，功能强大，速度快，且低功耗。方案二：采用ARM公司的STM32F103系列单片机作为系统的控制器。STM32

6、F103是基于Cortex-M3内核的是新型的32位嵌入式微处理器，它是不需操作系统的ARM，内部自带AD转换，无需外加芯片,经常用于高速信号采集系统。综合比较STM32F103系列单片机性能更高，因此本套系统最终选用方案二。182.2总体方案设计本套系统设计采用STM32F10XC8T作为控制核心，通信方式选用数字通信，即将语音信号放大滤波后进行A/D采样，转换为数字量以串行通信形式红外发射，接收端信号经过D/A转换后，放大、滤波，通过扬声器输出语音信号。系统另外设计了中继转发结点，通信方向改变90度以后，依然可以实现清晰传输。系统结构框图如图所示：图4系统总体结构图3理论分析与计算3

7、.1通信原理分析本套通信系统的数据传输采用串口通信方式，利用UART实现高速数据传输，18软件程序中通过串口的中断函数判断一帧的数据是否完成的传送。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率