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1、w摘摘 要要 随着世界经济日新月异的发展，无线对讲机市场的竞争也越来越激烈。传统的对讲机都是以模拟语音的方式进行无线传输的，因此抗干扰能力差，频率利用率低，语音质量一般。本次设计主要介绍了一种运用数字语音压缩、解压缩芯片 AMBE2000 和高性能无线传输芯片 RF2401 以及 A/D（D/A）转换器AD73311，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，从而实现了语音数字的高可靠性、高频带利用率的无线传输。关键字：关键字：数字语音；压缩编码；无线传输；A/D 转换；微型单片机wAbstractWith the ra
2、pid development of the world economy，competition is increasingly fierce wireless intercom。Traditional radio is to simulate wireless transmission of voice, anti-jamming ability so Bad, low frequency utilization, the voice quality. This design is to introduce a digital voice compression and decompress
3、ion chip RF2401 and A/D AMBE2000 and high-performance wireless transmission (d/a) converter AD7311, AT89C51 and single-chip microcomputer to control the work process of the system as a whole radio. With respect to the traditional radio, strong anti-jamming ability, high frequency utilization，enablin
4、g voice digital wireless transmission for high-reliability, high-frequency band utilization.Key words: Digital voice; Compression coding; Wireless transmission; A/Dconversion; Single chip microcomputerw目目 录录摘 要IABSTRACTII第 1 章 绪 论11.1 发展历程及前景.1 1.2 设计方案讨论.2 1.3 本文设计的内容和任务.3 1.4 本文研究的意义.3第 2 章 总体方案42
5、.1 系统方案设计.4 2.2 工作原理.5第 3 章 AMBE2000 和 AD73311 的应用.83.1 AMBE20000 介绍.8 3.2 AD73311 介绍.8 3.3 语音处理模块.9 3.4 语音数据的发送与接收.11第 4 章 发送接收系统134.1 模块介绍.13 4.2 接口电路.13 4.3 模块结构和引脚说明.14 4.4 工作方式.16 4.5 配置NRF2401 模块16第 5 章 系统控制电路设计185.1 AT89C51 单片机的基本结构及管脚说明.18 5.1.1 主要特性18 5.1.2 管脚说明19 5.2 时钟震荡器.20 5.3 系统应用.21结
6、论25致 谢26参考文献27附 录28w第第 1 章章 绪绪 论论1.11.1 发展历程及前景发展历程及前景对讲机的英文名称是 two way radio，其是一种无线的、可在移动中使用的一点对多点进行通信的终端设备，在不需要任何网络支持的情况下，就可以通话，没有话费产生，可以许多人同时交流，但是在同一时刻只能有一人讲话，适用于相对固定且频繁通话的场合。无线对讲机，又称超短波调频无线电机，其涵盖范围较宽。我们将工作在超短波频段的无线电通信设备都统称为无线电对讲机。实际上按国家的有关标准应称为超短波调频无线电话机。对讲机技术最早产生于风声鹤唳的二十年代，诞生于 Westinghouse 的实验室
7、里。一位叫 John Kermode 的性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上作对讲机标记，对讲机中的信息是收信人的地址，就像今天的邮政编码。为此 Kermode 发明了最早的对讲机标识，设计方案非常简单，即一个“条” 表示数字“1” ，两个“条” 表示数字“2” ，以此类推。然后，他又发明了由基本元件组成的对讲机只读设备：一个（能够发射光并接收反射光）测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。此后不久，Kermode 的合作者 Douglas Young，在 Kermode
8、 码的基础上作了些改进。Kermode 码所包含的信息量相当的低，并且很难编出十个以上的不同代码。而 Young 码则使用更少的条，但是利用条之间空的尺寸变化，就像今天的 UPC 对讲机符号使用四个不同的条空尺寸。新的对讲机符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码，而 Kermode 码只能对十个不同的地区进行编码。直到 1949 年的专利文献中才第一次有了 Norm Woodland 和 Bernard Silver发明的全方位对讲机符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有对讲机技术的记录，也没有投入实际应用的先例。Norm Woodland 和 Bernard Silver 的想法
9、是利用 Kermode 和 Young 的垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常像射箭的靶子。在利用这项专利技术对其进行不断改进的过程中，一位科幻小说作家Isaac-Azimov 在他的“裸露的太阳”一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。那时人们觉得此书中的对讲机符号看上去像是一个方格子的棋盘，但是今天的对讲机专业人士马上会意识到这是一个二维矩阵对讲机符号。虽然此对讲机符号没有方向、定位和定时，但很显然它表示的是高信息密度的w数字编码。直到 1970 年 Interface Mechanisms 公司开发出“二维码”之后，才有了价格适于销售的二维矩阵对讲机的打印和识读设备。
10、那时二维矩阵对讲机用于报社排版过程的自动化。二维矩阵对讲机印在纸带上，由今天的一维 CCD 扫描识读。CCD 发出的光照在纸带上，每个光电池对准纸带的不同区域，再根据每个光电池根据纸带上印刷对讲机与否输出不同的图案，组合产生一个高密度信息图案。用这种方法可在相同大小的空间打印上一个单一的字符，作为早期 Kermode 码之中的一个单一的条，定时信息也包括在内，所以整个过程是合理的。当第一个系统进入市场后，包括打印和识读设备在内的全套设备大约要 5000 美元。此后不久，随着 LED(发光二极管)、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学）和其应用的大爆炸，人们称之为“对讲机工
11、业” 。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的对讲机技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久对讲机就会像灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。无线对讲机产业是我国移动通信市场比较重要的一部分，产业布局呈现相应的比较明显的区域性，主要制造企业大部分分布在东南沿海、珠三角一带。近年来，我国无线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。由近十来年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极大的冲击，但是移动通信包括专业无线通信和公众低频率民用
12、无线对讲机，在同一时期内任然保持强劲增长力来说，信息时代的 21 世纪是移动通信的世纪。中国是 21 世纪移动通信的最大市场，也是世界上无线对讲机最具市场发展前途之一。1.21.2 设计方案讨论设计方案讨论在本次设计过程中，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，而对此芯片集抽样、量化、编码于一体，将模拟信号转换成二进制数字编码，由
13、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，即 AMBE2000。而由 AMBE2000 和 AD73311w构成的语音压缩、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/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，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 AMBE2000 和 AD73311 进行重新设置，因此在本设计中使用 AMB
14、E2000 和 AD73311 的结合，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 AT89C51 中。1.31.3 本文设计的内容和任务本文设计的内容和任务本系统采用了以 AMBE2000、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、AMBE2000、AD73311 等硬件电路组成。语音通信在数字通信中占有十分重要的地位。本次设计所介绍的 AMBE2000 和 AD73311 所构成的数据压缩方法以及 RF2401 的
15、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。1.41.4 本文研究的意义本文研究的意义本文研究的意义有个三方面。第一，掌握无线对讲机的工作原理以及组成无线对讲机的各个组成部分的原理、功能用途等；第二，锻
16、炼自己实际能力，要从实际出发，要从生产成本和实用价值等方面去考虑；第三，讨论无线对讲机的发展前景。w第第 2 2 章章 总体方案总体方案 2.12.1 系统方案设计系统方案设计在这次无线电对讲机的设计过程中，我们小组将整个系统分解成多个子系统，这样既方便了小组成员的设计工作，又加快了整个设计进程。这些子系统分别包括：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。下面对各个子系统及实现方略的初步考虑分别做简要说明：(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
