无线数字语音收发器.docx

无线数字语音收发器.docx

《无线数字语音收发器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线数字语音收发器.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

无线数字语音收发器

题目：

无线数字语音收发器

无线数字语音收发器

摘要

无线语音传输相对于有线传输，可以有效的降低成本、提高效率，并且不受地理环境和地面状况的影响，而且可以方便的把新设备加入系统中。

系统无线通路发生故障时可以直接更换无线数传模块，立刻恢复系统的数据传输通路，维修方便。

本文着重研究无线数字语音收发板的设计，具体分析设计了无线数据收发模块。

本文所设计的无线数据收发模块主要由Silabs公司生产的一种微控制器芯片C8051F330和TI公司生产的一种无线芯片CC1020组成。

这部分的设计包括：

原理图设计，PCB设计和C8051F330的应用程序设计。

本文先从整体上介绍了该课题的设计思想和层次结构，然后详细介绍了无线数据收发模块的设计过程，并给出了程序流程图。

本设计实现了通过无线数据收发模块把语音信号的数据传送给主机处的单片机，并且可以通过单片机来控制系统状态的功能。

无线语音收发器具有成本低廉，扩展性好，受地理限制少，安装施工简易等特点，在许多领域都有广泛应用。

关键词：

无线语音收发器；CC1020；C8051F330

Wirelessvoicetransceiver

Abstract

Wirelessvoicetransmissionasopposedtocabletransmission,itcaneffectivelyreducecostsandimproveefficiency,italsodoesn’taffectedbygeographicalenvironmentandgroundconditions,meanwhileitwouldalsofacilitatetheaccessionofthenewequipmentsystem.Wirelessaccesssystemfailurecanbedirectlyreplacedwirelessmodule,immediatelytoresumethedatatransfersystemaccesstofacilitatemaintenance.

Thisarticlefocusesonwirelessdigitalaudiotransceiverboarddesign,thedesignofaconcreteanalysisofwirelessdatatransceivermodules.ThisarticleisdesignedtosendandreceivewirelessdatamoduleproducedbySilabsaC8051F330microcontrollerchipmanufacturedbyTIandaCC1020radiochipcomponents.Thispartofthedesigninclude:

schematicdesign,PCBdesignanddesignC8051F330applications.Thisarticlefirstdescribestheoveralldesignofthesubjectandthehierarchicalstructure,andthendetailsthedesignprocessofwirelessdatatransceivermodules,andgivestheprogramflowchart.ThedesignachievedthroughthewirelessdatatransceivermodulesofthedatatovoicesignalstransmittedtotheOfficeofthesingle-chiphostandcanbesingle-chipmicrocomputertocontrolthefunctionsofthesystemstate.

Wirelessvoicetransceiverhasalow-cost,scalable,andlesssubjecttogeographicalrestrictions;itiseasytoinstallfeaturessuchasconstruction,soitiswidelyusedinmanyfields.

KeyWords:

Wirelessvoicetransceiver；CC1020；C8051F330

目录

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1课题背景知识1

1.2无线通讯技术的发展与比较2

1.3课题研究的实际意义4

第二章系统的硬件设计5

2.1系统的整体设计方案5

2.2系统中无线数据传输部分设计5

2.2.1无线传输的选择5

2.2.2无线收发芯片的选择8

2.2.3单片机的选择12

2.2.4无线收发芯片与单片机的结构配置14

2.2.5无线通信距离分析及天线设计19

2.2.6系统电源设计22

2.2.7系统复位设计23

2.2.8系统晶振与时钟配置25

2.2.9UART串口通信设计27

第三章PCB板布线28

第四章系统的软件设计31

4.1系统软件设计的组成部分31

4.1.1UART0串口通信子程序31

4.1.2数据收发子程序32

4.1.3频率变换子程序37

4.2系统软件调试38

第五章结论40

参考文献41

附录A无线数传模块原理图43

附录B无线数传模块的PCB板44

致谢45

第一章绪论

1.1课题背景知识

随着网络及通讯技术的飞速发展，无线通讯产品以其成本低廉，扩展性好，受地理限制少，安装施工简易等特点，在许多领域都有着广阔的应用场景。

无线语音通讯收发器更以其方便，价格低廉等特点占据了无线通讯的重要舞台。

为了对所学知识，单片机技术有更深的认识，本次设计所选题目为无线数字语音收发器。

这就要求首先要对语音的特点，无线，信道，无线与有线优缺点等概念进行认识和了解。

语音信号是人体声带震动经媒介传播所产生的，语音信号的幅度动态范围一般最大为40分贝，实际由于说话人的不同可以达到60-70分贝。

语音信号的带宽，国际通讯标准制定为300HZ-3400HZ，人的听觉范围为20HZ-20000HZ。

也就是说通讯频率需要达到人的听觉频率才能被人耳识别。

信道是信息传递的通道，信道是连接发送端和接收端的通讯设备。

其功能是将信号从发送端送到接收端，按照传输媒介的不同可以分为两大类：

无线信道与有线信道。

无线信道利用电磁波在空间中的传播来传输信号，而有线信道则是利用人造的传导电或光信号的媒体来传播信号。

有线信道的优点是：

保密性好，不易受干扰，缺点是：

易受硬件（线路）影响传输，线路的品质受气候，温度的影响较大。

无线信道的优点是：

在有限的范围内可移动，缺点是易受干扰。

可见无线通讯与有线通讯各有所长，互有所补，在距离较远的情况，应该选择有线通讯，在距离较近，布线困难的情况，应该选择无线通讯，具体情况可能两种方案都要用到。

考虑到本设计通讯为近距离通讯，所以本设计选用无线通讯。

全双工通讯是发送和接收可同时进行，就如平日我们所用电话机，半双工通讯是在同一时间只能进行数据发送，或者数据接收，就如对讲机的通讯方式。

对以上概念有了基本认识，才能初步了解什么是无线数字语音收发器，所谓的无数数字语音收发器，就是用无线的通讯方式，通过单片机的控制，完成语音信号的传输。

1.2无线通讯技术的发展与比较

1897年，马可尼使用800KHZ中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的，世界上第一次横跨大西洋上的无线电报通信试验。

开创了人类无线通信的新纪元。

在无线通信初期，受技术条件的限制，人们大量使用长波及中波进行通信。

20世纪20年代初人们发现的短波通信，20世纪60年代卫星通信兴起前，它一直是远程国际通信的重要手段．并且目前对应急通信和军用通信依然有一定实用价值。

无线通信也从固定方式发展为移动方式．移动通信发展至今大约经历了五个阶段：

第一阶段为上世纪20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150MHZVHF单工汽车公用移动电话系统MTs。

第二阶段为上世纪50年代到60年代，此时频段扩展至UHF450MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统．并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。

第三阶段为上世纪70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ。

美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMpS试验。

第四阶段为上世纪80年代初至90年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个人通信业务方向迈进。

通信频段扩展至900MHZ~1.9GHZ，而且除公众蜂窝电话通信系统外，无线寻呼系统、无绳电话系统、集群系统、无中心多信道选址移动通信系统等各类移动通信手段，适应用户市场需求同时兴起并各显神通。

第五阶段为上世纪90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起。

就当前的无线技术类型来看，主流的无线技术不外乎FM、红外、蓝牙和2.4G，面对着如此繁杂的无线传输技术，我在这里做出简易的比较。

FM无线技术，这可能是目前发展最为成熟、应用范围最广、成本最低的无线技术之一了，我们手边的收音机就是最简单的FM无线接收设备；一些老式的模拟字母电话机也采用了FM无线技术。

技术应用上，目前市售大部分的无线耳机、一部分无线音箱、无线话筒都采用的是FM技术；而从无线电频谱的划分上来看，其中又以76MHz-108MHz的最为常见，而U高段的800MHz则比较少见。

之所以普及范围广，是因为FM技术存在着很多优点：

首先，它的传输距离较远，普通产品可以达到二三十米的距离，在改变发射功率和接收天线灵敏度后还可以增加距离；其次，FM可以实现“广播式”连接，即只要调至相同频率后一个发射机可以匹配多个接收机，比较适合同声翻译设备的应用；最后，FM技术穿透能力强，普通家庭用户使用起来绰绰有余，即便是有墙壁的阻挡也不成问题。

缺点方面，FM最致命的缺陷就是保密性不强，低段76MHz-108MHz频率的FM信号用收音机就可以捕获，而高段800MHz的话筒信号也容易产生谐波干扰，另外，受到传输带宽的限制，FM无线技术普遍音质不佳，最高22KHz的采样率被称之为“收音机音质”；最后，FM无线技术极易受到干扰、出现串频等现象，稳定性欠佳。

红外无线技术：

红外无线技术的应用场合之广不亚于FM无线技术，家庭中常见的电视遥控器就是个典型的例子。

无线红外技术最大的优点就是带宽大，甚至要超过其它三种主流无线技术，这就意味着采用红外无线技术的音频产品可以不用压缩来传输大容量的音频信号，音质效果更好；其次，红外属于光波，除强光外很少有能影响到红外无线传输工作的干扰，稳定性更加。

但红外无线传输技术这有着一些缺点，比如它对指向性要求很高，大家很容易体验到红外遥控器稍微偏离角度就不能进行操作。

其次，红外无线传输对于发射功率要求较高，最后，无线传输距离较短，一般都在10米左右的极限距离。

蓝牙技术：

这是一种基于2.4G技术的无线传输协议，由于采用的协议不同，所以有区别于其它2.4G技术而被称之为蓝牙技术。

蓝牙技术是一种新兴的技术，尚未投入广泛应用，目前许多蓝牙设备还处于实验室试验阶段。