外红通信装置设计报告本科论文.doc

*******大学****学院 ***********（设计报告） 题 目 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 指导教师 ** 年 月 日前言 - 3 - 1 系统方案 - 4 - 1.1方案总框图 - 4 - 1.2方案选择 - 5 - 1.2.1 语音输入模块 - 5 - 1.2.2 运算放大模块 - 5 - 1.2.3 脉宽调制模块 - 5 - 1.2.4 语音输出模块 - 5 - 1.2.5 温度传感模块 - 5 - 1.2.6 显示模块 - 5 - 1.3 理论分析与计算 - 6 - 1.3.1 滤波电路参数的计算 - 6 - 1.3.2 信号处理分析 - 6 - 2 电路与程序设计 - 7 - 2.1 总体电路图 - 7 - 2.2 电路设计 - 8 - 2.2.1 运算放大模块 - 8 - 2.2.2 红外发送接收模块 - 9 - 2.2.3 语音输出模块 - 10 - 2.3 程序设计 - 11 - 2.3.1 程序框图 - 11 - 2.3.2 发送端 - 12 - 2.3.3 接收端 - 12 - 3 测试方案与测试结果 - 13 - 3.1 测试方案 - 13 - 3.2 测试数据 - 14 - 3.3 测试结果分析 - 15 - 4 结语 - 15 - 参 考 文 献 - 16 - 红外通信装置 摘 要前言 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的遥控系统开始进入了人们的生活。本装置实现了音频信号与数字信号的同时传输，并且音频信号的频率在300-3400Hz、接收到的音频信号无明显失真且静噪声不明显、数字信号的传输时延不超过10s且温度测量误差不超过2℃及通信距离为2m。 系统以STM32系列单片机为控制核心，实现信号的编解码以及传输控制功能，并且用它来控制温度传感器。结合了红外线发射管，用以将电能直接转换近红外 光并产生辐射，因其应用的广泛性，选择它作为我们的红外线发生装置，还用及红外线接收头，来接收红外线光信息转换为音频信息。  1 系统方案 1.1方案总框图 发送端： 接收端： 图1.1 总体电路框图 1.2方案解析 1.2.1 语音输入模块 将MP3发出的语音直接输入前置放大模块，再进行滤波处理。 1.2.2 运算放大模块 MCP6002是内部有两个独立的、频率补偿的双运算放大器，能在很宽的电源电压范围内实现高增益，同时适用于单电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 1.2.3 脉宽调制模块 采用STM32的外部中断实现对USART发送的数字信号进行中断调节。当检测到上升沿中断时利用STM32的一路定时器设定定时器工作于PWM输出模式，预装载值为99,预分频系数为99，比较值为49,这样既可产生一路7200Hz的PWM波，当检查到下降沿时，只需改变预分频系数为89，既可输出一路8000Hz的PWM波，从而实现脉宽调制。 1.2.4 语音输出模块 使用LM386对音频信号进行功率放大，LM386是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路，其增益最高可达200，且失真低，适合应用于本音频功放模块。 1.2.5 温度传感模块 采用18B20数字温度传感器来测量温度，18B20有独特的单线接口方式，与微处理器连接时仅需一条口线即可实现双向通讯，其测量范围－55℃～+125℃，符合本电路测温要求，并且单线接口方式能为微处理器节省接口。 1.2.6 显示模块 由于NOKIA5110低功耗及显示能力强，可将串口接收到的串行数据转换为并行数据，送于NOKIA5110液晶显示。 1.3 理论分析与计算 1.3.1 滤波电路参数的计算 截止频率： 增益：Au=1+Rf/R1 品质因数：Q=1/(3-Au) 六阶低通滤波器：截止频率：f(截止)=3400Hz, 品质因数：Q=10 六阶高通滤波器：截止频率：f(截止)=200Hz, 品质因数：Q=10 两种滤波器用在处理接收的信号，其目的是将数字信号滤掉，保留模拟信号。 1.3.2 信号处理分析 1、模拟信号 发送端： 语音信号通过发射板的语音输入接线柱接入电路，先通过隔直处理后通过有三级可选的增益放大电路，三级可选增益倍数分别为：2倍、3倍、5倍；因为语音信号的频率在300-3400Hz上述语音信号再通过一个200Hz-4000Hz的带通滤波器保证音频信号无损传输并滤除其他杂波，最后加入到加法器中。 接收端： 考虑到语音部分极