双工对讲机设计方案.docx
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双工对讲机设计方案
广西电力职业技术学院
应用电子技术专业毕业设计论文
双工对讲机设计方案
班别：
电子班
学号：
姓名：
日期：
2009年5月
关键词：
对讲机声电转换双工通信集成功放
摘要：
所谓双工通信，即FullduplexCommunication。
是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。
在这种方式下，双方都可同时进行收发消息。
双工通信的信道必须是双向信道，在生活中双工通信的例子非常多，如普通电话、手机等。
前言
随着科学技术的发展，人民生活水平和消费能力的提高使得人们越来越依赖于数字通讯设备，因此多元化设备的开发和研制成为了电子行业爱好者的首选。
通讯技术的发展一方面使人们的生活更通达方便、更实时、更多样化；另一方面也使得通信设备的设计和生产多样化，便捷化。
通信是人与人或人与自然之间同过某种行为或媒介进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另一方。
通信的方式从远古以视觉声音传递为主的烽火台、击鼓、旗语；以实物传递的驿站快马接力、信鸽等等，到现代的电报，电话，快信，短信，E-MAIL等等多种多样具有声、色、形的沟通方式。
因此，在现实生活中我们不可能离开通讯设备的辅助和沟通。
在许多巡检系统工程和日常生活应用中，往往需要计算机与多个单片机、单片机与单片机之间实现远距离多机双向通信。
为实现通信的稳定性、实时性和有效性，在通信媒介、传送信道、通信双方的分工及数据传输方向做相应的深入研究和调试选用。
在本章设计方案中只要就双工对讲机的设计和运用方面做相应小场合的、小规模的探讨制作。
本设计方案的重点是介绍在各类电子系统设计理论基础和应用技术基础上，通过将设计方法、设计理念以及实现手段制作工具和元器件的结合，意在强化动手和应用能力，如何引导将所学的理论知识用于实践活动，引导进行创新型设计，培养创新意识。
双工对讲机作为低能局域的通讯工具，在一些场合仍然具有广泛的使用价值和潜在发展能力，因此作为应用电子技术专业的应届毕业生对双工对讲机的设计具有比较可行的技术和基础保证。
鉴于能力和设施条件的制约，本设计仅仅局限于点对点之间的通信方式做对讲机相应的设计制作。
前言……………………………………………………………………………………2
第一部分双工对讲机是概述………………………………4
1.1对讲机工作模式的分类和优缺点……………………………………………4
1.2双工对讲机的设计的要求和潜在的应用意义………………………………4
1.3双工对讲机的设计要求………………………………………………………5
1.4总体设计方案框图……………………………………………………………6
第二部分双工对讲机各组成电路设计……………6
2.1声电放大电路设计……………………………………………………………6
2.2前置放大电路设计……………………………………………………………7
2.3功率放大电路设计……………………………………………………………7
2.4直流稳压电源电路设计………………………………………………………8
第三部分双工对讲机整体电路测试…………………8
3.1整体电路图构成及工作原理…………………………………………………8
3.2整机电路性能分析……………………………………………………………9
第四部分设计总结……………………………………………………9
附录……………………………………………………………………………………11
第一部分双工对讲机概述
1.1对讲机工作模式的分类和优缺点
就对讲机而言，按点对点之间通信双方的分工及数据传输方向分类，可分为单工通信、半双工通信及双工通信三种。
所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信工作方式。
单工通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。
单工通信的例子很多，如广播、遥控、无线寻呼等。
这里，信号（消息）只从广播发射台、遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和BP机上。
因而这种单一的工作方式已经基本被淘汰。
所谓半双工通信方式，即Half-duplexCommunication。
是指这种通信方式双方都能收发消息，可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行收和发的工作方式，必须轮流交替地进行。
由于这种工作方式要求收发两端都有发送装置和接收装置，通信的时候若要改变传输方向，需由开关进行切换，要频繁变换信道方向，故效率低，但可以节约传输线路。
因此，半双工方式适用于终端与终端之间的会话式通信。
如一般对讲机、收发报机等都是这种通信方式。
所谓双工通信，即FullduplexCommunication。
是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。
在这种方式下，双方都可同时进行收发消息。
双工通信的信道必须是双向信道，在生活中双工通信的例子非常多，如普通电话、手机等。
因为双工通信传输模式使用不同频率的两条线路，同时工作时不会发生冲突，类似于双车道路。
纵上所述，可见双工通信相对来说是比较优越的，使用双工通信方式制作的对讲机具备了传统对讲机所有的优点和特点，具有切实可行的设计理念和广泛的应用市场。
1.2双工对讲机的设计的要求和潜在的应用意义
就双工对讲机而言，本设计是指使用扬声器兼作话筒和啦叭，实现双工对讲功能，使双方可以通过同时讲话双向对讲，互不影响（就像平日我们打免提电话一样），而不用互相通过开关切换来一讲一听，实用非常方便。
对讲机一般主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业，用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。
随着对讲机进入民用市场，人们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。
有线双工对讲机可设置成为星型网络，由一台主控器控制多个终端相互之间进行语音通话。
当该网络一旦成熟、完善，并形成规模，可用于楼宇自动化内部、校园办公系统内部，以及居民楼住宅区内部之间的语音通讯。
根据双工对讲机的发展现状，这一设想是可以实施，我们电子设计爱好者应该朝着这一方向探索、研究。
当这一技术臻于至善，以后在内部网络之间就可以装设对讲机系统，通过简单的拨号开关实现点对点的语音通讯，这就减少了日常依托电话联系的方式，一方面不仅方便使用者之间联系，另一方面也大大减少了电话的使用，节省了花费，因而具有比较实际的作用。
●对讲机与手机相比有许多独特之处：
1、对讲机不受网络限制，在网络未覆盖到的地方，对讲机可以让使用者轻松沟通；
2、对讲机提供一对一，一对多的通话方式，一按就说，操作简单，令沟通更自由，尤其是紧急调度和集体协作工作的情况下，这些特点是非常重要的；
3、通话成本低。
用常规对讲机进行通话不用付费。
无论您多么频繁地使用，每年您只需为支付一定的内部系统维护和占用费即可。
●关于辐射问题：
对讲机的设计符合信息产业部[2001]869号文件的相关规定，不会对人体造成伤害，且使用对讲机时不是贴近人体通话，而是距离人体5到7厘米通话。
就本设计而言，更加不需要担心，因为本设计主要是采用集成运放和集成功放及电阻、电容等通过扬声器兼作话筒和啦叭，以有线的形式实现甲、乙双方异地有线通话，无发射和接收设备，因而不会产生辐射问题。
1.3双工对讲机的设计要求
我们所说的对讲机两端连接的是话筒和听筒，而这中间我们所设计的是双工对讲机，所以要实现的是话筒和听筒之间能同时实现声音信号和电信号的相互转换，在此之间还要将信号进行放大，经过前置放大器、功率放大器后再通过声电转换电路来实现双工对讲机两端的对讲。
设计任务和要求：
⑴采用集成运放和集成功放及电阻、电容等，实现甲、乙双方异地有线通话，对讲功能。
⑵采用扬声器兼作话筒和啦叭，使双向对讲，互不受到影响和干扰。
⑶电源电压选用+9V，输出功率≥0．5W，工作可靠，效果良好。
⑷设计电路所需的直流稳压电源（即+9V电源）。
1.4总体设计方案框图
第二部分双工对讲机组成电路设计
2.1声电放大电路设计
声电转换器电路由MIC、电阻、电容和LM324运算放大器组成。
MIC把拾取的语音信号作为声控的触发信号转化成电信号，由于信号很微弱，因而要先经过LM324运算放大器进行放大。
经可调电阻PR1使它增益可调，以便对声控系统的灵敏度进行控制。
当放大器的增益调高时，声控系统的灵敏度就提高，当放大器的增益调低时，声控系统的灵敏度就降低。
通过对声控系统灵敏度的控制，可以避免环境噪音对声控系统的干扰。
2.2前置放大电路设计
该前置放大电路中的电容C1、C2、C3和C4均起改善音质的作用，半可变电容CT的调整范围约为0.01～0.047μF。
该电路的中频增益约为26dB，能很好的对声电转换来的初步信号进行前置放大。
2.3功率放大电路设计
如图所示为简单音频放大电路。
使用集成运放LM324构成的音频放大器，其工作稳定，易于加负反馈，所以很容易获得均衡特性。
另外，在各频道之间串音干扰小，也很容易进行多频道的输入混合。
其电路采用单电源供电方式，因为交流放大器中不存在信号的直流电平问题，因而这种供电方式是可取的。
该电路中，音频信号K通过耦合电容C和电阻R1送入,LM324的反相输入端（引脚2）。
由图可知，电路中对直流分量引入了100％的负反馈（c对直流分量相当开路），所以对失调电压无放大作用。
该电路的电压放大倍数为：
Av=-R2／R1=-1000（即60dB）。
但应强调指出的是：
R1、R2和电容C具有低频衰减和相移作用，当信号频率较低时，可适当增大电容C的容量。
2.4直流稳压电源电路设计
直流稳压电源电路有稳压管VD、放大管VT、滤波电容C和LM7805集成稳压芯片组成。
220V交流电经过变压器降压后和桥式整流滤波后得到脉动的直流电压，再通过LM7805处理后得到波动幅度较小的直流稳定电压+9V。
第三部分双工对讲机整体电路测试
3.1整体电路图构成及工作原理
通常是按信号的流向，整机采用左进右出的规律放置各电路，由各电路上级输出作为输入，输出作为下级电路的输入使用。
整机工作原理为：
声控电路采集到的电信号经过放大和预处理后送入到前置放大电路输入端。
前置放大电路则对送过来的声音电信号作进一步的整理，滤除干扰信号，消除杂音，使电信号稳定可调，最后由功率放大电路对采集处理后的电信号经过扬声器还原输出。
从而实现双工对讲机两端的对讲。
3.2整机电路性能分析
整机经直流稳压电源+9V供电各部分电路，一旦直流稳压电源输出电压经过测试，则表示该电路性能良好；声控系统主要通过MIC采集模拟信号，由LM324集成电路对其进行调制并转化成为电信号，由电阻PR1对信号进行灵敏度测试和增益可调，避免环境噪音对声控系统的干扰。
前置放大电路中的电容C1、C2、C3和C4其参数根据需要可自行选用，其目的起改善音质的作用，半可变电容CT的调整范围约为0.01～0.047μF。
为电路的中频增益约为26dB，能很好的对声电转换来的初步信号进行前置放大。
功率放大电路中直流分量引入了负反馈（此时C对直流分量相当开路），抑制了对失调电压的放大作用，使放大电路的电压放大倍数为：
Av=-R2／R1=-1000（即60dB）。
但应强调指出的是：
R1、R2和电容C具有低频衰减和相移作用，当信号频率较低时，可适当增大电容C的容量。
第四部分设计总结
本人通过这次毕业设计中深切体会到了掌握专业技能的重要性，作为一名应用电子专业的专科生，如果不能运用所学理论知识和专业技能通过实践培养自我的动手操作能力，那么当就业的时候就会到处碰壁，让你感觉无所适从，这时候你才会发觉其实在校园培养自己的实操动手能力和学好专业理论知识和技能的重要性。
这次毕业设计让我深深认识了自己，切实地说，以我现在的水平真的很难完成这次毕业设计的硬件制作。
该设计硬件制作需要到各方面的电子技术知识，囊括了模拟和电子技术基础、电子线路辅助设计、电子性能检测、高频电子线路、电子产品制造技术、数字通迅技术、电子设计与制作、智能电子产品设计等，本设计不仅需要对专业知识有深刻的认识和理解，同时还要求设计者具备严密的逻辑思维判断能力，这些都是需要我们好好学习和总结经验教训的。
毕业设计的目的在于考验毕业生的综合素质和专业技能的掌握程度，以便通过学习总结适应社会就业的需要，这不仅让我认识了自己的不足，也同时提醒了我，让我通过该设计总结教训，努力提升自我的实践操作能力和创造思维。
通过实践与学习，我认为要学好电子技术这门内容，不仅要学习理解好课本基础知识，更重要的是要通过动手实践，拓宽思维增强和巩固创造能力。
都说社会的一个大舞台，是一个检验真理的炼炉，特别是对刚毕业即将走向社会的大学生，如果你没有掌握真正的技术，也不能实践创造，那么你将很难融入社会之中，这也是为什么大学生就业难的一个突出问题。
要想真正就好业，要么是认真学好基础知识，锻炼好专业技能；要么就是改变就业观念，不要高不成低不就的。
只有通过社会的检验，我们才能成为合格的毕业生。
在本次设计中，由于我未能参加毕业设计的培训指导，在设计理念和组织材料方面有很多的不足，因而不可避免的在设计思想方面存在漏洞和缺陷，对产品的性能未能加以分析检测，对此深感惭愧。
能够完成本次设计论文，我真的非常非常感谢我的老师们，您们辛苦了，是您们平常孜孜不倦的教导和帮助才使我积累了相关技术基础的经验，让我能够顺利完成本次设计论文。
对于本次设计的不足之处，恳请您们多加教导和指点，我一定会在以后的工作和生活中改造自我，努力把自己锻炼成为社会合格的人才。
最后，再次感谢大学期间老师们对我的悉心教导和帮助；对所有帮助、关心我的同学朋友们致以深切的谢意，感谢你们一路来的支持和鼓励。
参考文献
a）《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年
b）《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年
c）《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5
d）《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月
e）《实用电子电路手册（模拟电路分册）》编写组编，高教出版社，1991年
f）《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年
g）《多路声控半双工对讲机》王传新，北京：
电声技术，1998．8
h）《双工对讲机课设》
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