盛群杯复赛报告

1、2010年“盛群杯”福建地区大学生单片机应用设计竞赛复赛报告智能无线发射接收系统参赛编号：福建工程学院电子信息与工程系指导老师：林德耀 参赛队员：戴 涛 蓝淑玲 钟文文E-mail Address: 日期：2011年5月12日摘要现在环境不断恶化，生态农庄必然成为一种发展走向，而针对生态农庄设计的无线呼叫系统还很少，因此针对生态农庄而设计的呼叫系统将有很大的发展空间。同时，无线呼叫系统相比与现在已经发展很好的移动通信设备、互联网设备等，不需要通信费用等，可无限制使用，同时本身设备成本也低于现今的移动通信、互联网设备等，这将很大程度上节约了农庄的开支，为农民多带来一份福利。同时通过电脑连接主机，

2、控制副机实现智能化操作也给农场的管理带来极大的便利。本作品实现在传输语音信号的同时也能传输数据信息，达到一对多呼叫，数据传输与显示，温度监测与报警，水位测量等功能，对于农庄通讯系统，智能化管理系统具有一定的适用性。关键词 发射机，接收机，双音频信号编码器，单片机，语音、数据传输1. 前言生态环境不断恶化，实施生态保护措施也是必然所需，而生态农庄将成为合理利用环境资源的同时又保护环境很好的举措，因此系统功能也是针对生态农庄所需的功能而设计。本课题主要针对生态农庄而设计的一种无线通信系统。该系统是以HT46RU232单片机为核心的一个具有双工语音和数据传输，温度测量，水位测量等功能无线收发系统。发

3、送端主要由单片机、双音频（DTMF）信号编码器和发射机组成，温度传感器等组成；接收端主要由单片机、双音频信号解码器和收音机，电机等组成。本文主要介绍发送端部分，制作调频发射机与接收机进行语音通讯，利用双音频编码器mt8880进行数据传输，利用单片机控制从站的选择及传输的数据，主要使用FM调频发射实现语音传输，结合双音频编解码技术和单片机实现语音上，数据传输上的一机一号呼叫，在传输语音的同时进行数据的传输，达到传输、显示执行生态农庄控制中心所发出的命令，无需通信费用等，在节省开支的情况下，满足生态农庄的呼叫和管理要求。1.1创作动机智能化音频无线传输系统即现在被人们广泛使用的无线收发系统。起初的

4、无线呼叫系统是一种单向广播式的无线选呼系统，具有价廉、小巧、简单、实用等特点。随时信息化社会的不断进步，当今时代对通信的及时性要求提高。无线呼叫作为市话网络的延伸，主要针对某些场合而设计的系统，以其价廉、小巧、简单、实用的特点得到了人们的青睐，成为当今通信市场的宠儿。质量主要因素。当今，无线呼叫器按照无线调试方式的不同可分为调频FM无线呼叫器和调幅AM无线呼叫器两大类，但因调频技术有频带宽，稳定性好等特点，大多数都是用这种方式。而且高档无线呼叫器一般采用调频技术、有稳压电路、滤波电路、发射电路采用锁相环技术，信号稳定性和抗干扰性强，甚至现在无线呼叫都具有发光和防水功能，以适应环境需要，提高性能

5、。无线呼叫另一个特点是：随着各种电路的集成度越来越高，无线呼叫系统所采用的电路正向高集成度方向发展；同时无线呼叫系统传输数据的速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频段越来越高，覆盖距离越来越远；终端智能化越来越高，为各种新业务的提供创造了条件和手段。对于应用广泛的无线呼叫系统，应用场合主要有:餐饮行业中餐厅、西餐厅、咖啡厅、茶楼、西饼屋；医护行业医院、敬老院、诊所、输液大厅、门诊部；娱乐行业高尔夫俱乐部、网吧、棋牌室、KTV、酒吧、休闲会所、迪厅、夜总会；服务行业洗浴、足疗、美容会所、宾馆、窗口行业；轻重工业超市、工厂、车间、流水线；办公系统办公室、会议室、银行。可见无线呼叫系统是根据不同的场合而

6、设计出不同的产品，应用十分广泛。但现在环境不断恶化，生态农庄必然成为一种发展走向，而针对生态农庄设计的无线呼叫系统还很少，因此针对生态农庄而设计的呼叫系统将有很大的发展空间。同时，无线呼叫系统相比与现在已经发展很好的移动通信设备、互联网设备等，不需要通信费用等，可无限制使用，同时本身设备成本也低于现今的移动通信、互联网设备等，而且无线收发系统使得生态农场实现智能化管理，这将很大程度上节约了农庄的开支，为农民多带来一份福利。基于以上的原因，我们团队决定制作一个基于盛群公司HT46RU232芯片的智能无线发送接收系统。1.2 创作目的对于无线音频发射装置，由于它能很好的减少实际线路的布线，又可以实

7、现小型化、人性化从而得到了很好的应用，所以现在无论是短距离还是远距离的无线音频发射装置都已发展相对较好，而且现通信技术发展迅速，手机、对讲机等可以很好的为音频传输服务，但不足在于音频传输的效率及能力上。对于能力方面表现为针对未来一发展趋势智能生态农庄的无线音频传输系统种类很少，因此有很大的发展空间，所以本课题主要将音频无线传输装置与实际工程相结合，以实现一级通信（农庄机房）与远程通信的顺利进行。本课题中我们要在提高一点对一点的准确率的同时，增加数据传输、显示、执行命令等功能，以让农庄在正常的状态下运行，同时也起到检测和报警，执行命令的效果。本课题主要使用FM调频发射实现语音传输，结合双音频编解

8、码技术和单片机实现语音上的一对多呼叫，数据传输上的一机一号呼叫，在传输语音的同时进行数据的传输，达到传输、显示生态农庄控制中心所发出的命令并执行，无需通信费用等，在节省开支的情况下，满足生态农庄的呼叫和管理要求。2 工作原理本设计方案采用盛群公司的HOLTEK MCU作为主控芯片，以及CD2003、LCD、ISD4003、DS18B20等作为外围设备，实现对音频和数据的分析处理保存、语音报数、无线发送接收等功能。2.1 作品工作原理我们整个系统将设有一个发射中心，一个接收点。其中，发射中心设有无线环境监测、无线音频控制中心等装置，通过这些装置观察和监视农庄各个方位的情况，自然需要向各个方位的工

9、作人员进行语音的交流、数据的传输。针对发射中心的需要我们设计如下功能：首先，必不可少的是语音通信，它可以给整个生态农庄方便的通信，因此本系统设计了音频传输部分，当发射中心发出语音呼叫时，接收台将都可以接收到语音信号，实现语音上的一对一传输。其次，每个发射接收台将有一个编解码芯片，即实现数据编码发送接收解码输出。为了更合理化，每个接收台安装了液晶显示，用来显示发射采集到的信号，接收端接收到的信号，发射方根据需要可进行群呼和单呼，及全部或单独传送某些命令，比如当发生中心检测或观察到某个接收站农庄里温度过高，需要进行相关调温措施时，发射中心就可以直接发射注意调温等信息来提醒接收站，也可在接受站人员无

10、法取得联系时进行记录，警示，以达到更好的通信、管理要求。 HT46RU232作为主控单片机，起着中心枢纽的作用，HT46控制着整个系统的工作进程。DS18B20的温度采集，处理，显示，发送接收和语音信号的发送接收以及数据的编解码，显示，发送接收等。1 编码解码部分采用MT8880芯片。TONE（双音频信号输出端）与发射机输入端J3连接， D0D3分别与单片机的p12p15连接,由单片机的p12p15输出四位数，读入mt8880的D0D3，经过mt8880的晶振，产生特定的一个高音频信号和一个低音频信号，由J3输入调频发射机部分，经过调频发射机电路发射出去，由接收端的接收机接受后进入mt8880

11、进行解码。发与接端预先利用双音频编码器（采用MT8880）将欲传输的数据变为相应的双音频信号，然后进行调制，接收端经FM解调后的双音频信号，经双音频译码器翻译成相应的数字信号，送给CPU处理，从而实现数据的发送与接收。2 接收部分采用CD2003接收芯片，天线接收到信号后经9018放大后进入CD2003,芯片进行处理，接收到的音频信号通过LM386放大后由扬声器输出，接收到的数据经MT8880解码后由LCD显示输出。配合发射机实现信息传输。3.温度采集显示采用DS18B20温度传感器，灵敏度高，而且内部具有A/D转换功能。4.多功能键盘，实现命令的发送与执行。按下按键，LCD显示相应的命令，并

12、经发射机发射，接收机接收后执行相应的命令。5.串口通信，电脑串口通过MAX232电平转换芯片，转换出相应的电平，到达单片机，执行相应命令。2.2基本功能 基于HOLTEK MCU的智能无线发送接收系统，是值得期待的新事物。多功能的实现给使用者提供快捷方便的服务。 本作品的功能、特色如下：1. LCD显示屏，超大数字显示，读取更清晰，同时显示温度值，发送和接收到的数据。2. 实现串口通信，接收到由电脑串口发出的信息。3. 具有人性化语音呼叫与应答功能。语音通信节电且不需通信费用。4. 智能音频与数据发送接收功能。每次将一地测得的数据发送到另一地。5. 多功能键盘。每个按键都有相应的功能设置。每按

13、下一个健都有相应的拨号音。6. 执行发射机发送过来的命令。7. 温度的采集显示与报警。8. 水位的测量与报警。2.3 HT46R24主要核心功能本设计方案适用到HT46RU232芯片的核心功能有：1. I/O口发送接收数据。本作品利用到HT46R24较多的I/O口进行驱动。HT46R24芯片的I/O口具有强大的驱动能力，确保各子芯片的正确性。2. HT46RU232 I2C总线技术。本设计方案的外部扩展存储器利用到I2C的总线技术，HT46R24的I2C功能强大，使用方便，给编程带来了很大的方便。I2C的总线技术确保数据保存、读取的正确性.除了利用HT46RU232以上两项核心技术外，还充分利

14、用HT46RU232芯片的各项优势，这样大大减少了编程的压力。最后，在进行程序调试以及检测的过程中，都发现所利用的HT46R24的核心功能都能较为顺利运行，没出现异常。3. 作品结构智能无线发射接收系统主要由发射接收模块，温度水量采集模块，串口通信模块，LCD显示模块及功能键盘组成。图1：整体框架3.1主要硬件部分:本收发系统硬件部分主要是通过单片机控制整个系统，实现对系统的发射，接收，温度采集，水位监测，命令执行等。1. 发射机的设计：(图2)调频发射机的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压

15、信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。高频三极管V1和电容L1、C5、C8组成一个电容三点式的振荡器，三极管集电极的负载C4、L1组成一个谐振器，谐振频率就是调频话筒的发射频率，根据图中元件的参数发射频率可以在88108MHZ之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。载波频率通过C6的隔直电容到第二功率放大器，通过L2 C10的选频选频网络，发射信号通过C11耦合到天线上再发射出去图2：发射机电路图2. 编解码电路的设计：(图3)发与接端预先利用双音频编码器（采用MT8880）将欲传输的数据变

16、为相应的双音频信号，然后进行调制，接收端经FM解调后的双音频信号，经双音频译码器翻译成相应的数字信号，送给CPU处理，从而实现数据的发送与接收。图3：编解码电路图3.串口通信模块的设计：(图4)采用MAX232芯片实现串口电平的转换。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。 该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。 图4：串口通信模块电路图4. 接收部分的设计：（图5）采用CD2003接收芯片，外线

17、路简单，天线接收到信号后经9018放大后进入CD2003,芯片进行处理，接收到的音频信号通过LM386放大后由扬声器输出，接收到的数据经MT8880解码后由LCD显示输出。配合发射机实现信息传输。图5：接收部分电路图3.2软件部分： (图6：软件流程图）4.测试方法4.1测量方法4.1.1语音发送接收测试 给发送机播放音乐，看接收机是否可以接收到相同的音乐，并且音质清晰。并带接收机行走，测量其接收的距离。4.1.2数据发送接收测试 通过按键按下一个数字，看接收机上是否可以接收到相同的数字。4.1.3命令执行测试 当按下相应键盘是，看命令执行端是相对应的灯是否亮，电机是否转动。4.2测量条件 测

18、量条件很简单，只要直流电源和示波器即可实现测量。4.3测量结果经过调试，本作品可实现语音和数据的无线发送与接收，温度采集显示与报警，命令执行，LCD显示相应信息。 图 图7：发射机振荡波形图8：谐振功率放大器的谐振波形参考文献1高吉祥.高频电子线路M.电子工业出版社， 2007.012华成英.模拟电子技术基本教程M.清华大学出版社，2006.13(日)铃木宪次.无线电收音机及无线电路的设计与制作M.科学出版社， 2005.84张歌.无线电制作DIY手册M.中国水利水电出版社，2005.15彭介华主编.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社1997.106张宪、何宇斌著.电子电路制作指导M.化学工业出版社2006.19林德耀.居家不间断式太阳能供电设备的设计与制作M.电子制作出版，2008.04 10Chien-Hsing Lee, Programmable Logic C