毕业论文基于T6668和RF2401的对讲机设计32819

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1、兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目 基于T6668和RF2401的对讲机设计系 别 电子信息工程系 专 业 通 信 技 术 班 级 通 信09-1班 姓 名 刘宏刚 学 号 200910103109 指导教师（职称） 邓翔宇（副教授）日 期 2012年03月 兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书电子信息工程系 2012届 通信技术专业毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目基于T6668和RF2401的对讲机设计课题内容性质工程设计课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题设计/论文校内指导教师职 称工作单位及部门联系方式邓翔宇副教授电子信息工程系13919390245一、题目说明

2、（目的和意义）：语音信号以无线方式传输,可以省去有限信道综合布线的环节。传统的对讲机都是以模拟语音的方式进行无线传输的，因此其抗干扰能力差，频率利用率低，语音质量一般。本设计运用T6668对语音进行数字化处理，然后采用高性能无线传输芯片RF2401对语音数据实现无线传输，采用单片机对整个对讲系统的工作过程进行控制，从而实现了数字语音的高可靠性无线传输。二、设计（论文）要求（工作量、内容）：1采用ADM方式对模拟语音进行数字化；2数字语音波特率32kbps,通信距离100m；3采用单片机进行系统控制；4语音处理芯片的工作原理及其工作过程分析；5软件设计：程序流程图和通信协议；6用PROTEL绘制

3、系统原理图、印制板图；7. 系统控制面板及状态显示电路设计。三、进度表日 期内 容2011-2012学年第一学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学年第二学期第一周第二周 查阅资料、总体方案论证与选择 语音处理芯片基本原理及电路图收发天线电路设计数字语音的无线传输电路设计 对讲机控制系统的软、硬件设计撰写论文提交、修改论文答辩完成日期答辩日期 四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：主要参考文献、资料：1 胡航.语音信号处理.哈尔滨工业大学出版社,1999.92 邢建全.新型语音压缩编解码器AMBE.国外电子元器件，2004.1.163 赵又新.微机

4、原理与接口技术.北京：中国电力出版社,2007.24 Flash存储芯片应用手册5 T6668应用手册.国外电子元器件6 RF2401芯片应用手册指导教师签字教研室主任签字主管系领导签字 2011年10 月14 日年 月 日年 月 日注：本任务书要求一式两份, 一份系部留存，一份报教务处实践教学科。摘 要本次设计主要介绍了一种运用语音处理集成电路T6668和高性能无线传输芯片RF2401以及A/D(D/A)转换器AD7311，然后采用单片机AT89C51对整个系统的工作过程进行控制的对讲机。相对于传统对讲机抗干扰能力强，频率利用率高，从而提高了语音质量。主要设计工作包括：发射端的麦克风语音信号

5、放大电路，采样和量化，以及接收端的数字信号接收、数模转换、平滑滤波和功率放大，从而支持语音信号的基带传输。电路设计中主要使用运算放大器和单片机，分别处理模拟信号和数字信号。完成了硬件制作和软件编程。测试结果表明，麦克风语音信号放大电路、采样量化、数字信号接收、数模转换、平滑滤波和语音功率放大均达到了预期指标。关键词：数字语音 T6668 无线传输 RF2401Abstract This design mainly introduces the application of speech processing integrated circuit T6668 and high performan

6、ce wireless transmission chip RF2401 and A/D (D/A) AD7311 converter, 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 s

7、peech.The main design work include: the launch microphone speech 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 use

8、d in the circuit design amplifier and single chip microcomputer, 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 rece

9、iving, analog-to-digital conversion, smoothing filter and voice power amplifier all reached the expected indicators.Keywords: digital voice T6668 wireless transmission RF2401兰州工业高等专科学校 目录目 录第一章 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 课题研究的主要内容11.3 对讲机的应用与概况2第二章 无线对讲机系统52.1 无线对讲机基带信号处理单元结构52.2 基带传输系统5第三章 系统总体设计73.1 系统

10、概述及本人完成的工作73.2 系统总体论证73.3 系统方案设计及选择73.4 系统组成93.5 工作原理9第四章 T6668、RF2401和单片机8051的接口电路10第五章 软件仿真和调试125.1 基带发送部分的仿真和调试125.2 基带接收部分的仿真和调试185.3 基带系统整体仿真和调试22结论25致谢27参考文献2828兰州工业高等专科学校 第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义古时候的通信方式有蜂火台、飞鸽传书、驿站等等，主要的目地在于传送军事情报，其传输煤介主要是利用人力和物力来达成。直到“电”问世后，才开始寻找通过使用电来通信的可能性。经过人们的发展，在这两百年

11、内获得重大进步，尤其是配合电子元件的进步，使复杂、便利的通信系统得以实现，并成为日常生活中不可缺少的东西。在整个通信技术发展过程中，有些科学家作出了重要的突破性贡献。例如1864年，马克斯威尔(Maxwell)导出电磁波理论，证明电磁波的存在，而赫兹1887年经由实验证明电磁波存在，这些进步使得无线通信变得可能也逐渐成真。另外，贝尔(Bell)于1875年发明电话，使声音可以直接传递，结合史卓格(Strowger)在1897年发明的自动交换机，使得电话服务得以顺利成长。由于真空管于1904年问世，促使阿姆斯壮于1918年发明超外差无线电接收机，开启无线电广阔的应用大门。 在1930年前的通信发

12、展主要是属于类比通信的成长。在1930年以后，随着数子通信、电脑及人造卫星的产生，整体通信技术也朝向数子通信方向来发展，对人类生活的影响也更为加深。当然，这些进步也都基于电子原件由真空管、电晶体、集成电路(Integrated Circuit， IC)及超大型集成电路(Very Large Scale Integrated Circuit，VLSI)的长足进步，才能使通信系统更具方便性及操控性。 随着电脑技术、通信技术与娱乐的结合，大家都希望能够更随心所欲地使用科技，无线通信技术便逐渐获得大家的青睐。大家都希望能够透过无线通信技术，使自己不再局限于有线传输设备，进而摆脱掉上述的种种羁绊。无线通

13、信技术主要就是利用无线电波取代传统的传输线路(例如：铜线，双绞线、光纤等)，通过适当的技术，我们可以将低频的信息加在高频的载波之上，这就是我们所谓的调制（Modulation），而相反地，自高频的载波中将信息取出的技术，我们把它称之为解调(Demodulation)，而这个可以用来发射的高频载波，便称之为射频 (简称RF)。通过改变载波的波长、振幅、频率，我们就可以利用载波来表示信息。基本上，各种通信系统的资讯传送过程，以从甲地单向地传到乙地为例，其流程大约如下: 1.在甲地将要传送的信息，以电的信号表现出来。 2.将此电信号放大、编码或调制后，依据各种传输煤介特性，将信息传送到乙地。 3.在

14、乙地将电信号收集后，经解码或解调。 1.2 课题研究的主要内容对讲机与手机相比有许多独特的地方。首先对讲机不受网络限制，在无线蜂窝网络未覆盖到的地方，对讲机可以让使用者相互沟通。其次是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，尤其在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。第三是通话成本低，除了购机费用和电池耗电外，没有其他成本，相比而言，手机还有通话费，月租费等。 对讲机应用领域很广，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

15、们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。从通信工作方式上，对讲机分为单工通信工作的单工机和双工通信工作的双工机。本文主要内容是设计单工机的基带信号处理单元。主要设计工作包括：发射端的麦克风语音信号放大电路，采样和量化，以及接收端的数字信号接收、数模转换、平滑滤波和功率放大，从而支持语音信号的基带传输。在设计中以英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件 PROTEUS和美国Microchip公司出版的单片机集成开发软件MPLAB为设计平台，另外使用MATLAB软件作辅助理论分析，还使用PROTEL 99SE软件制作印刷电路板。1.3 对讲机的应用与概况对讲机通信

16、在1985年以前是我国主要的专用无线通信系统，如今随着公众移动通信的发展已逐步形成为一个重要的专业通信市场。现在，人们对对讲机的认识达到空前的高度，对讲机在国民经济各部门和人们生活各个领域的广泛应用得到了充分的体现，已成为国家安全、公安警察、交通管理、石油化工、建筑施工、机械制造、宾馆酒楼等部门重要的无线通信装备。1、对讲机在国民经济中的地位与作用 不论是专业无线通信对讲机还是公众低功率民用对讲机，相对于公众移动通信总体而言都是微不足道的，相对于整个移动通信市场来说也是很小的。对讲机市场虽然只占公众移动通信市场很小的份额，但由于目前我国国民经济中，各个行业已广泛而大量地使用对讲机通信，因此，对

17、讲机实际上已成为各个行业重要的无线通信装备，从而显示出对讲机在国民经济中的重要地位。2、对讲机是一个有很强增长力的行业 由近十年来世界经济的发展可以看到，即使世界经历了金融危机，在此时期内世界经济的各个重要领域，都受到了巨大的冲击，但是移动通信包括专业无线通信和公众低功率民用对讲机，在同一时期内仍保持强劲的增长率，这说明移动通信有很强的增长力，而从这一角度来说，信息时代的21世纪是移动通信的世纪，21世纪的世界是移动通信世界。中国是21世纪移动通信最大的市场，也是世界上对讲机最具发展前途的市场之一。3、我国对讲机产业的基本情况对讲机产业是我国移动通信比较重要的一部分，产业布局呈现相应的比较明显

18、的区域性，主要制造企业大部分分布在东南沿海、珠三角一带。近年来，我国对讲机产业在通信产业快速发展的拉动下，超常规高速发展，仅深圳无线电通信制造企业就有近200家，无线电通信设备制造总产值有400亿元之巨，位居全国前列，是全国最重要的对讲机生产基地，也是全球最多生产对讲机企业基地之一，专业从事对讲机生产的企业（包括外销企业）就有四十多家。其中对讲机品牌企业10余家，创造了国内产量最大、在理论和实践上位列世界前五名、服务全球用户的对讲机品牌，抢了洋品牌不少的饭碗。一批起点较高的“中国造”已经向美国、日本、欧盟等世界80多个国家和地区出口，出口贸易呈增长趋势。虽然我国成了仅次于美国、日本的第三大对讲

19、机生产国，但我国品牌机份额太低，“小企业太多了，而且多数小企业生产技术水平低，产品质量差，浪费了资源。”与发达国家相比，还有很大差距，基本上属于自由市场经济初期的无序发展。由于对讲机行业的重复建设现象十分突出，因而大量设备制造厂家竞相仿制、抢产热点对讲机的现象也随之而来，进而经常出现结构型过剩，市场竞争方式处于恶性价格战等低水平状态，远远满足不了我国专业无线通信发展的需要，每年还要花大量的外汇进口专业无线通信设备。4、市场前景及今后的发展趋势 对讲机家庭拥有量是反映一个国家公众无线通信水平高低的综合性指标，同时也是一个国家国民经济和科学技术发展水平的标志之一。对讲机在美国、欧洲、韩国、新加坡、

20、香港、台湾等地深受消费者的欢迎。美国从1998年开放民用对讲机市场后，在超市里就可以买到对讲机，其销量以每年翻一番的速度增长，2000年销量就达到1000万台，与手机的销量处于同一个数量级。在德国、日本，大概有30%的家庭拥有对讲机，大概有25%的法国家庭使用对讲机。2006年我国手机用户已经达到4.7亿，连续几年的销量都超过了2000万部。如果参照美国市场对讲机和手机销量的比例，可以认为我国对讲机市场的潜力非常巨大，市场需求不会低于欧美国家及我国港台等地。国家为满足社会公众使用对讲机的需求，对400MHZ低功率公众民用对讲机市场全面放开。设置和使用低功率公众无线对讲机，免收频率占用费。低功率

21、公众对讲机与手机相比，价格便宜，也不产生通话费用，可以很方便地实现一对一和一对多的通话；与室内无绳电话比较，通话距离更远，可达公里。公众民用对讲机不仅让个人通信更自由，而且可以表现自身独特的性格。特别是随着愈来愈多消费者生活水平的逐步提高，驾车远行、登山、露营等外出休闲活动的机会和次数在逐渐增加，可以支持你在与同伴、家人及时联络沟通的公从低功率民用对讲机的作用此时便凸现出来，从而使社会对公众对讲机的需求量急剧上升。我国现有的对讲机无论技术水平还是生产能力，与国外产品比都不具备竞争能力。因此对讲机的竞争对手来自国际方面。国外公司对中国对讲机市场早已馋涎欲滴，他们的产品及资本的大举进入和渗透，已形

22、成一种潮流。摩托罗拉公司1987年进入中国，1992年在天津注册成立摩托罗拉（中国）电子有限公司，用世界领先的通讯技术生产手机、对讲机等无线通信设备。市场占有率为世界第三的威泰克斯也将世界尖端的产品服务于中国社会，于2003年在苏州工业园区设立了自己的工厂威泰克斯通讯（苏州）有限公司。全球民用对讲机产销巨头豪发，用国际通讯领域20年的资历和品牌，在我国以99元的零售低价推出对讲机培育民用对讲机市场。TEKK也将眼光转向了中国，2005年3月正式将制造基地从韩国搬到了深圳，从而开始了TEKK对讲机在中国生产，服务中国用户的历程。南方贝尔也进入中国与深圳诺德实业有限公司合作开拓民用对讲机市场。威泰

23、克斯公司在苏州独资设立了自己的工厂后，形成了与摩托罗拉公司相抗衡的在中国生产对讲机的双架马车，生产广泛应用于作为社会基础的警察、消防、救护、石油化工和民用的建筑施工、物业管理、酒店餐厅、商场学校等领域的无线对讲机。对讲机市场的迅猛发展，也从侧面反映出我国国民经济有了高速发展。今天我国已是世界移动通信第一大国，但由于我国人口达13亿之多，我国每百人拥有量仍处于较低水平，这一反差巨大的情况既说明我国在发展移动通信方面取得了巨大的成就，也预示了今后发展我国对讲机方面有着广阔的空间和美好的前景，随着建筑业、交通业、石油化工等产业的快速发展，对讲机的需求量将越来越大，对讲机市场容量将进一步扩大。我国对讲

24、机总的发展趋势，将加速提高对讲机产品的技术含量，朝着智能化、个性化、轻巧型的方向发展，朝着民用的方向发展。品牌的东西不仅好在“形”，更在“神”，而这种说不清楚的“神”就是由设计水平决定的。因此，自主研发、科技创新把国内的民用对讲机市场培育起来，也是我国对讲机制造业的一项重要任务，这样自然就有了进一步提高和创新的基础。兰州工业高等专科学校 第二章 无线对讲机系统第二章 无线对讲机系统2.1 无线对讲机基带信号处理单元结构如图2-1所示为单工无线对讲机总体系统结构。它包括基带信号处理单元和射频信号处理单元两部分。射频部分可由专用芯片完成，本文只阐述基带信号的数字传输设计，包括为射频芯片发射部分提供

25、语音数字输入，从射频芯片接收部分接收数字输出并还原出语音信号。由于采用单工方式通信，在同一时刻只能单方向传送信息。当A方按下发送按键时，发信机与天线相连接而处于发送状态，B方则应使天线与收信机相连接而处于接收状态，构成由A 到B的单向通信链路。要使信息反向传送，则需要双方改变原来的收发状态。考虑到A，B双方的收发机完全相同，而本文不涉及射频部分，为减少工作量，只设计一对收发机进行基带通信，简化后总体系统结构如图2-2所示。图2-1 单工无线对讲机总体系统结构图2-2 单工无线对讲机基带传输系统结构2.2 基带传输系统2.2.1 基带发送部分的构成基带发送部分由语音前置放大、抗混叠滤波、A/D转

26、换和基带串行发送四部分组成。如图2-3所示。语音前置放大抗混叠滤波A/D转换基带串行发送图2-3 基带发送部分的构成2.2.2 基带接收部分的构成基带接收部分由基带串行接收、D/A转换、平滑滤波和功率放大四部分组成。如图1-4所示。基带串行接收D/A转换平滑滤波功率放大图1-3基带接收部分的构成兰州工业高等专科学校 第三章 系统总体设计第三章 系统总体设计3.1 系统概述及本人完成的工作本系统采用了以T6668、AD73311、RF2401及单片机AT89C51通过控制来实现实时语音的数字化存储与回放，主要以低通滤波器、放大电路.T6668、AD73311等硬件电路组成。语音通信在数字通信中占

27、有十分重要的地位，本次设计所介绍的T6668和AD73311所构成的数据压缩方法以及RF2401的无线传输功能，不但可以节约存储资源，而且能够减小对通信带宽的需求。AD73311还是数据转换器，内含五个8位控制寄存器CRACRE,用于设定工作状态，控制输入输出。AD73311通过串行口与处理器接口，传送的是16位数据，有五种工作模式，分别为：程序模式、数据模式、混合模式、模拟环路模式、数字环路模式。其中前三种是正常的工作模式，后两种是调试模式，仅在调试时使用。五种工作模式由内部的控制寄存器A中的四位（CRA03）控制。3.2 系统总体论证 在本次设计过程中，主要设计电力载波数字对讲系统，基于恶

28、劣电力网环境的低压电力载波技术得到充分的应用，同时应用单片机进行人机交互的控制。通过加以技术改进实现广播通信.远程调度等应用。首先在进行点对点半双工通信和广播通信时，通过麦克风输入语音信号，而在此过程中首先经过RC滤波电路，经过滤波以后，送入AD73311芯片，而此芯片集抽样.量化.编码于一身，将模拟信号转换成二进制数字编码，由于二进制数字编码位数较多，其必须进行压缩，则此过程最理想的电路结构就是采用新型语音压缩编解码器，既AMBE2000。而由AMBE2000和AD73311构成的语音采样，压缩，解压缩实用电路是整个设计方案中最佳的组合。其中AD73311是ADI公司的一种声码器芯片，将A/

29、D转换和D/A转换集于一身，而用AD73311来构成电路设计的采样和模数转换及数模转换，而它的采样速率可以达到32KHZ。16位采样数据，且具有较好的声音质量，再配合AMBE2000使用过程中可取得良好的效果，还可以通过软件对AMBE2000和AD73311进行重新设置，因此在本设计中使用AMBE2000和AD73311的结合，将使语音采样.压缩.解压缩的过程十分方便，使用十分灵活。在完成对模拟信号的采样.压缩.解压缩的过程以后，AMBE2000将数据送到单片机8051中。3.3 系统方案设计及选择在上述设计过程中对提出的两种方案进行比较分析，其主要区别在于A/D转换和D/A转换及片外数据存储

30、器的不同。就其分析结果如下。在方案一中对语音转换采用A/D转换芯片，同时对对方送来的数字信号进行D/A转换芯片，采用两块芯片。在将信号转换完成后，通过芯片AMBE2000的压缩及解压缩送入单片机AT89C51，在经片外数据存储器的暂时存放，等待下一级AT89C51的响应，当AT89C51响应后，将数据从片外数据存储器中取出，再送给输出通道。而在方案二中，重点克服了方案一的缺陷，采用了比较好的芯片，尤其在A/D和 D/A转换过程中，采用了一个芯片AD73311，AD73311最大的优点在于将A/D、D/A转换集于一身，使其在实际中对硬件电路的要求降低了，而且也在成本上有很大的优势，所以在A/D、

31、D/A的转换过程中系统设计采用芯片AD73311。对于方案一中采用两块片外数据存储器，其带来的后果与采用A/D.D/A两块芯片是一样的。所以方案二也采用一块芯片，双口RAM，这样不但给硬件部分带来很多方便，而且给软件方面尤其是单片机识别地址过程中更是方便。这样通过对上述两种方案的论证分析，采用第二种方案是最佳的。 在这个设计阶段，我们小组将整个系统分解成多个子系统，分别有：语音信号采集系统A/D和D/A转换模块接口模块语音压缩、解压缩模块、无线传输系统及信号控制模块。分开的多个子系统尽量采用通用的接口，同时需要考虑各个子系统的接口信号的定义时序电压范围以及阻抗匹配等问题。对各个子系统及实现方略

32、的初步考虑分别做一说明。（1） A/D转换模块 由于数字化语音是以8kHz的抽样频率对0.33.4kHz带宽的话音信号进行采样，然后按13折线A律方式压缩编码，每个样值编8位，形成每路数字语音信号的速率为64kb/s。可以选用的A/D和D/A的型号很多，在此设计中我们采用AD73311芯片对模拟信号进行数字化处理。（2） 由于语音压缩率为32:1，数字语音波特率2.4kbps，我们选择了T6668对数字语音进行压缩编码，其压缩数据率在2kbps 9.6kbps范围内可调。当速率在4kbps以上时，可得到接近长途电话的语音质量；当速率为2kbps时，仍然具有较高的可懂度和自然度。（3） 语音回放

33、时，须将已存储的数字化语音信号的数据，经过D/A变换器恢复为模拟语音信号。（4） 对整个系统控制中我们选用单片机AT89C51。（5） 对于方案一中采用两块片外数据存储器，其带来的后果与采用A/D.D/A两块芯片是一样的。（6） 完成后，通过芯片AMBE2000的压缩及解压缩送入单片机AT89C51，在经片外数据存储器的暂时存放，等待下一级AT89C51的响应，当AT89C51响应后，将数据从片外数据存储器中取出，再送给输出通道。而在方案二中，重点克服了方案一的缺陷，采用了比较好的芯片，尤其在A/D和 D/A转换过程中，采用了一个芯片AD73311，AD73311最大的优点在于将A/D、D/A

34、转换集于一身，使其在实际中对硬件电路的要求降低了，而且也在成本上有很大的优势，所以在A/D、D/A的转换过程中系统设计采用芯片AD73311。3.4 系统组成本系统由T6668，AD73311，RF2401等组成，如下图所示：3.5 工作原理 模拟的语音信号经过A/D转换后变成数字信号，经AD73311送到T6668。而T6668将送过来的二进制数字信号经过采样、压缩成数据包的形式后，送单片机AT89C51的P2.2口同时由十六分频器分频后将CLK信号送向RXD端，当单片机接收到信号后，通过软件识别。并由双口RAM将其数据存储后等待下一级单片机的响应，在完成这些后，采用异步串行通信方式3与扩频

35、通信芯片SC1128进行全双工通信，再送到电力接口电路，经过耦合、放大、滤波送至低压电力线上，而在此耦合过程中，发送和接收共用一个耦合变压器。由于T6668每20ms产生一个数据包，用1ms发,9ms收。其对方也是一样，所以在下一个数据包产生的过程中将会实现一次全双工通信。再经上述的相反过程经T6668的解码，还原出二进制数字信号，再经AD73311的数模转换并将转换成模拟的语音信号，通过放大后经扬声器播出，既可实现所有用户的点对点的通信和广播。兰州工业高等专科学校 第四章 T6668单片机8031的接口电路第四章 T6668、RF2401和单片机8051的接口电路T6668和单片机8051的

36、接口电路所下图所示： 无线接收与发射电路兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试第五章 软件仿真和调试5.1 基带发送部分的仿真和调试基带发送部分的仿真和调试包括前置放大电路的仿真和调试、抗混叠滤波器的仿真和调试、A/D转换电路的仿真和调试、基带串行发送的仿真和调试四部分。5.1.1 前置放大电路的仿真和调试（1） ISIS软件仿真电路用NE5532作单级的语音前置放大器，其仿真电路如图5-1所示。图5-1 前置放大器的仿真电路（2） ISIS软件仿真结果用NE5532作单级的语音前置放大器，其仿真结果如表5-1所示。表5-1前置放大器的仿真 Vin(mV-pp)f(Hz)Vo (V-pp

37、)Avo=Vo/VinAv|dB=20*lg(Av/Avmax)20201.470-3200210002k2100010k1.470-3其大致的幅频特性曲线如图5-2所示。图5-2 前置放大器的仿真幅频特性曲线5.1.2 抗混叠滤波器的仿真和调试（1）ISIS软件仿真电路用uA741作抗混叠滤波器，其仿真电路如图5-3所示。图5-3 抗混叠滤波器的仿真电路（2）ISIS软件仿真结果用uA741作抗混叠滤波器，其仿真结果如图5-3所示。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)2000400201k

38、400203.4k2701.35-3.410k400.2-13.9大致的幅频特性曲线如图5-4所示。图3-4 抗混叠滤波器的仿真幅频特性曲线（4）由于抗混叠滤波器与平滑滤波器设计相同，其仿真结果也一样。5.1.3 A/D转换电路的仿真和调试（1）程序方案PIC16F8 77A单片机先A/D转换，后由SPI主模式传输8位AD转换数据。在定时器0计数期间，A/D采样开关闭合，当定时器0产生溢出中断后，在中断程序中先进行A/D转换，得到10位数字量，按左对齐放于寄存器ADRESH和ADRESL的低2位，只取存放高8位AD结果的ADRESH中的采样值存入SSPBUF，从而实现发送。其时序图如图5-5所

39、示。图5-5 A/D转换电路和基带串行发送的时序图（2）程序代码#include/采用PIC16F877A的SPI主模式传输8位的AD转换数据/SPI主模式下只要向SSPBUF存入数据，就可由SDO串行输出/在中断中进行A/D转换并将结果放入SSPBUF，从而直接发送void interrupt usart_seve() T0IF=0; ADGO=1; /AD转换开始wait:if(ADIF=0) goto wait;SSPBUF=ADRESH;/串行发送A/D数据ADIF=0;/A/D转换结束，重新闭合采样开关 TMR0=0xc8;/计时器重新计时main() TRISC3=0;/RC3为输

40、出作SCK TRISC5=0;/RC5为输出作SDO TRISC4=1;/RC4为输入作SDI SSPCON=0X31; SSPSTAT=0x40; INTCON=0xe0; OPTION=0x00; ADCON0=0X41;/选择通道AN0为模拟输入,无外接基准电压；AD转换时钟为8分频;接通AD转换的电源； ADCON1=0X0E;/选择采样数据左对齐,AN0为模拟输入其他为I/O端口 TMR0=0;loop:goto loop;（3）仿真电路从RA0输入4.5V直流电，在参考电压5V情况下运行A/D转换，而后由SPI模式下的SDO口输出。图5-6 A/D转换电路和基带串行发送的仿真电路图

41、（3） 仿真结果图5-7 A/D转换电路和基带串行发送的仿真结果测得相邻两次串行发送AD数据时间间隔为150us，需优化发送时序图，缩短发送时延。5.1.4 基带串行发送设计的仿真和调试（1）程序方案a 用8位TIMER0计数器定时，每125us产生中断信号，在中断程序中利用SPI模式读取采样值串行输出。PIC的FOSC=4MHz，TIMER0的计数周期为FOSC/4=1MHz，取TIMER0的最小分频比1：2，则TIMER0计数周期为1/（FOSC/4/2）=2us，计数初值TMR0计算公式如下：（256-TMR0）*2us125us，取TMR0=200=0XC8。b 开辟缓冲区用于存放A/

42、D转换的数据。c 初始化TIMER0和SPI，包括开TIMER0中断，使能SPI的串口引脚SCK，SDO，SDI等。d 写入TIMER0初值TMR0=0XC8，从而启动TIMER0，等待计数溢出中断。e 在中断程序中读取缓冲区中的数据写入SSPBUF中，即可直接将数据由SDO输出。（2）程序流程图图5-8 基带串行发送流程图（3）程序代码#includeint i=0;int t_temp8=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff;/缓冲区放8个数据测试void interrupt usart_seve() T0IF=0;TMR0=0xc8;SSPBUF

43、=t_tempi;/写入存放在缓冲区的A/D采样数据直接串行输出 i+;main() TRISC3=0;/RC3为输出作SCK TRISC5=0;/RC5为输出作SDO TRISC4=1;/RC4为输入作SDI SSPCON=0X31; SSPSTAT=0x40;/使能SPI的各端口，设定串行速率为FOSC/4=1Mbps INTCON=0xe0;/使能TIMER0中断T0IE及全局中断GIE OPTION=0x00;/ 设定分频比为1：2 TMR0=0;/写入初值启动TIMER0loop:if(i=8)i=0;goto loop;（4）仿真电路PIC的RC5即为SPI的串行输出口SDO，可观

44、察串行输出结果。图3-9 基带串行发送仿真电路（4）仿真结果图3-10 基带串行发送仿真结果观察可知两次串行输出8个“1”的时间间隔约为125us，初步达到串行通信要求。5.2 基带接收部分的仿真和调试基带发送部分的仿真和调试包括基带串行接收的仿真和调试、D/A转换电路的仿真和调试、平滑滤波器的仿真和调试、功率放大器的仿真和调试。5.2.1 基带串行接收的仿真和调试（1）程序方案a U1作发送，U2作接收b 在SPI主模式下，U1将缓冲区数据由SDO口输出，并由SCK口发送时钟信号，U2的SCK口接收U1的时钟信号，并按U1时钟由SDI接收U1的SDO口输出的数据，然后由RB7-RB0并行输出

45、。（2）仿真电路图5-11 基带串行接收仿真电路（3）仿真结果图3-12 基带串行接收仿真结果SDO发送数据为0XAA，高两位分别为1、0，RB7、RB6经过延时在t时刻分别为1、0，实现了串行通信。（2）程序代码U1代码#include/程序目的：采用PIC16F877A的SPI主模式传输8位的AD转换数据/SPI主模式下只要向SSPBUF缓冲器存入数据，就可自动进入移位寄存器SSPSR，/最后由SDO串行输出/数据存入SSPBUF缓冲器后，补充RC4产生下跳变（可修改为上跳变），/通知NRF2401接收数据。/仿真显示，bit7传送的初始阶段，RC4及时产生下跳变，达到了预期效果。/存在问

46、题，数据放入SSPBUF以后，不能将SSPIF置位int i=0;int j=0;int t_temp8=0xaa,0xFF,0xaa,0xFF,0xaa,0xFF,0xaa,0xFF;/缓冲区放8个数据测试void interrupt usart_seve() T0IF=0;TMR0=0xc8;SSPBUF=t_tempi; RC4=0;/数据存入SSPBUF缓冲器后，补充RC4产生下跳变（可修改为上跳变） for(j=0;j1;j+)/使RC4=0延时一段时间，再回主程序上跳变为1 i+; i-; i+;main() TRISC3=0;/RC3为输出作SCK TRISC5=0;/RC5为输

47、出作SDO TRISC4=0;/RC4为IO输出，不作串行口的SDI引脚 SSPCON=0X31; SSPSTAT=0x40; INTCON=0xe0; OPTION=0x00; TMR0=0;loop:if(i=8)i=0;RC4=1;goto loop;U2代码#include/采用PIC16F877A的SPI从主模式接收8位的AD转换数据/SPI从模式下按输入的SCK时钟由SDI串行输入8bit数据,然后存入SSPBUF/将SSPBUF内数据送至PORTB并行输出从而进行DA转换void interrupt usart_seve() SSPIF=0; PORTB=SSPBUF;/并行输出

48、8位数字量main() TRISB=0;/并行输出数字量以供DA转换 TRISC3=1;/RC3为输入作SCK，说明是从模式 TRISC5=0;/RC5为输出作SDO TRISC4=1;/RC4为输入作SDI SSPCON=0X35;/选择从动模式，使能/SS SSPSTAT=0x40;/每比特数据输出的中间时刻采样，SCK下降沿输出下一比特数据 INTCON=0xe0;/使能外围中断 SSPIE=1;SSPIF=0;loop:goto loop;5.2.2 D/A转换电路的仿真和调试（1）程序目的测试DAC0832在直通方式下的接线方式是否正确及转换速率（2）程序代码/仿真目的：测试DAC0

49、832直通方式连接是否正确，是否可以进行DA转化/定时输出0xff和0x00，如此循环，观察DAC0832是否输出占空比50%的5V方波信号#includeunsigned int table=0xff;void interrupt da_serve() T0IF=0; TMR0=0xc8;/定时周期（FF-C8）*（1/（FOSC/8）=55*2us=110us table=table;/按位取反，得到反相信号void main()TRISC=0;INTCON=0xa0;OPTION=0x00;/初始化RC作输出，使能TIMER0TMR0=0;/写入TIMER0初值TMR0启动定时器whil

50、e(1) PORTC=table;/并行输出8位数字量供DAC0832进行DA转换（3）仿真电路图5-13 DAC0832在直通方式下的仿真电路（4） 仿真结果图5-14 DAC0832在直通方式下的仿真结果RC7-RC0并行输出0XFF,0X00,每个口输出1bit时间均为120us略大于高定的110us，DAC0832反相还原出周期为110us*2=220us，占空比为50%，幅值5V方波信号。与3.1.2抗混叠滤波器的仿真和调试相同5.3 基带系统整体仿真和调试（1）程序方案U1采用AN0作模拟通道，而AN3、AN2接5V基准电压作AD转换参考电压。然后在SPI主模式下，输出SCK时钟信

51、号，按该时钟由SDO口将AD信号串行输出。U2处在SPI从模式，接收U1的时钟信号，按其时钟由SDI串行输入AD信号，而后由RB7-RB0并行输出给DAC0832。DAC0832采用直通方式，即时将数字信号转为模拟信号。（2）仿真电路图5-16 基带系统整体仿真电路（2）仿真结果图5-17 基带系统整体仿真结果输入3KHz峰峰值为5V的正弦波，输出结果与输入基本一致，但不够平滑，加入平滑滤波器改善波形，改进后仿真电路如图5-18所示，仿真结果如图5-19所示。图5-18 基带系统整体仿真电路（改进后）图5-19 基带系统整体仿真结果（改进后）兰州工业高等专科学校 结论结论本系统采用无线传感器网

52、络技术,充分利用其成本低和耗能低的特点,完成了环境监测系统的数据采集终端的实现。解决了原有技术方案成本高、难以布线和维护、对环境破坏大等缺点。同时,该系统有很好的扩展性。只要加上相应的传感器就可以广泛应用于远程控制和自动控制,嵌入各种设备可望实现更多的功能。如温室大棚的环境参数监测、空调系统的温度控制、照明的自动控制、家用电器的远程控制、火灾监测和烟雾探测等。目前市场上的近距离无线通信技术有很多种，如无线局域网WIFI、蓝牙IRDA、UWB、RF等。经过市场调研，发现ZIGBEE无线通信技术在在无线传感网络中占有广泛的市场，具有低功耗、数据传输可靠、网络容量大、兼容性强、安全性高、成本低等特点

53、。本设计采用了ZIGBEE技术实现无线网络的搭建。经过反复的测试，本设计中的无线网络节点通信平台已经可以稳定的运行，并且有较好的可靠性和扩展性。本设计分析了ZIGBEE的特点和技术规范，对组网方式进行了深入的研究。提出了一种可以在环境监控中应用的无线传感器网络系统设计方案，分析了传感器网络节点的硬件和软件，可以用于监测声音信号，光照强度，温湿度等多种环境参数，完成环境参数的连续检测和把数据实时发送到中心节点中。完成了ZIGBEE无线网络通信平台的搭建，实现了小型的ZIGBEE 星型网和网状网，串口观测，表明传感器节点的数据通过此网络可以顺利到达中心节点。考虑到系统的扩展问题，把微控制器的所有都

54、引出，一方面方便调试，另一方面便于以后的功能扩展。由于使用的传感器种类较多，不可能对每个传感器节点都开发一套全新的硬件系统，固合理的分配的微处理器资源，硬件部分分为模块化布置，选用及插及拔的器件和传感器，通过标准接口自由组合。对于需复用的微处理器资源，软件上采用设计合理的时间管理机制，分配使用微处理器资源，实现功能。目前搭建的平台主要适用于仓库环境监控，因为它采用的是外部电源供电。由于时间原因，很多预期的工作还未展开，整个系统还存在些不足，对于未来的工作，主要有以下几点：低功耗的实现：传感器节点采用电池供电模式，必须降低节点功耗，实现超长的待机时间。在无线传感器网络中，监测事件具有很强的偶发性

55、，节点上的所有的工作单元并不是始终处于工作状态。所以可以让其中一些节点处于关闭状态，我们称之为睡眠状态，当需要工作时再将其唤醒，这是一种有效的节能方案。如何实现低功耗和工作协调发挥无线传感器网络的最佳工作状态是一个有待解决研究课题。无线网络的稳定性：由于测量时间有限，整个无线网络的搭建还不够成熟，需要长时间的监测、观察。传输距离：目前空旷环境下有效的点对点传输距离仅为100米左右，如何扩展传输距离也是无线网络的一大难点。分析外界干扰（如障墙壁、玻璃、隔板等）、自身干扰对传输距离的影响程度。主要涉及到硬件设计和MSP430单片机C编程两方面的内容。通过该设计，使得自己在学业上受益匪浅，它不仅要求

56、我灵活应用以前所学的知识，也要求自己在工作中不断学习和接受新知识，极大的锻炼了自己独立研发的能力，为今后的工作开创了新的前景。兰州工业高等专科学校 致谢致谢在本次毕业设计和论文顺利完成之际，向指导我的老师、关心我的亲友、帮助我的同学致以最衷心的感谢！首先要向我的指导老师邓翔宇副教授表示由衷的感谢。在我做毕业设计和论文期间，邓老师给我细心地指导和热情的帮助，他悉心的指点，不但训练了我的思维，而且开拓了我的视野。邓老师学识渊博、治学严谨，待人坦诚，平易近人，在毕业设计的研制和论文写作过程中，他审阅了我的文稿，提出了细致入微的意见。在这个过程中，我不仅学习了扎实的专业知识，也在如何待人处事等方面收益

57、很多。同时，周老师勇于创新的作风和锐意进取的品质，给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅。在此我谨向周老师表示衷心的感谢和深深地敬意。感谢同学们，在我毕业设计过程中给我的大力支持，他们给了我学习和工作生活中无私的帮助、鼓励和支持，感谢他们在毕业设计和撰写论文过程中给予我的帮助。让我学到了很多以前不知道的专业知识和实践经验，为我毕业设计和论文的完成打下了坚实的基础。所有帮助过过我的人，在此向他们表示由衷的谢意。感谢宿舍的舍友在生活学习中的关心帮助。把无尽的感激献给始终如一的关心爱护我的父母，感谢他们一如既往的信任和支持，他们给予的亲情是我前行的动力。谨以此文，献给我的老师、亲人、朋友，还有那些为毕业

58、设计付出的日子。兰州工业高等专科学校 参考文献参考文献1 胡 航 语音信号处理哈尔滨工业大学出版社，1999.92 刑建泉新型语音压缩编解码器AMBE国外电子元器件，2004.1.163 胡汉才单片机原理及接口技术北京：清华大学出版社，2001.114 DS1609双口RAM应用手册国外电子元器件5 FLASH存储芯片应用手册6 T6668应用手册国外电子元器件7 RF2401芯片应用手册 毕业设计（论文）评语题目基于T6668和RF2401的对讲机设计专业 通信技术 班级 通信09-1班 姓名 刘宏刚 指导教师评语： 指导教师（签名） 年 月 日答辩教师评语：答辩委员会（分组）负责人（签名） 年 月 日g an employment tribunal claimEmployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary