无线语音放大系统设计教学

1、毕业设计（论文）开题报告书学生姓名 MERGEFIELD student_RealName * MERGEFORMAT student_RealName学号 MERGEFIELD student_CodeNumber * MERGEFORMAT student_CodeNumber题目无线语音放大系统设计目的及意义信息时代社会的飞速发展，以科技技术尤其是移动通信技术的发展，改变了人们的生活方式和沟通方式。人们对操作简单、体积小巧、功能强大、携带方便的移动通信设备越来越钟爱，这就极大的促进了无线语音通信技术的发展。近十年来，随着信息科学技术和计算机科学的变革和发展，无线语音通信技术逐渐取代有线语

2、音通信技术，因此无线语音通信成为科学技术发展最活跃最光明的领域之一。无线通信技术的发展日新月异，新理论、新技术、新方法不断涌现。无线语音通信技术已经成为一种发展趋势在各个领域当中逐步得到应用，无线语音通信技术已经广泛的应用在通信、计算机、自动控制、遥控/遥测、医疗设备和家用电器等领域中。无线语音通信传输技术具有成本低、无需通讯电缆、不受应用环境限制、组态灵活、重构性强等优点，这使得无线语音通信技术有广阔的发展空间。无线语音通信技术最常见的使用场景之一就是短距离无线通话。目前大多使用的短距离无线话简是以模拟音频电路为主，一个无线话简只能固定到一个场合中使用，电路功耗特别大，而且需要错开相近的射频

3、频点或邻接的外界干扰信号1，否则相邻的话筒就会发生串音或有干扰噪音而无法使用。例如在多媒体教室所使用的短距离无线话简，如果以模拟音频电路为主，将造成功耗大、临近教室话筒相互干扰，影响正常的教学活动。基于以上分析，本设计将设计一种面向多媒体教室的低成本、低功耗、无失真、体积小、携带方便的无线数字音频传输系统，满足教师上课之用。基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施一、基本内容无线语音放大系统由发射和接收两大部分组成2。麦克风将声音转换为音频电信号，经过内部电路的处理后，将包含音频信息的无线电波通过发射机发射出去3。接收部分通过天线接收无线信号，经过内部芯片的处理，将电信号还原成音频信号，送到外接

4、设备，完成音频信号的接收和放大4。但是在一些学校的教学过程中经常因教室大、学生多而坐在教室后面的学生听不见教师声音5。传统的系统主要是针对此问题而设计。其发射机部分体积小、重量轻可由教师侗带在身上，接收机可以放置在教室的后方。调试好发射机和接收机的频率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过接收模块和功率放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大6-7，从而使整个教室都能听教师的声音。但装置往往由于开关而引起噪音使教室显得嘈杂不堪，为了克服这一弱点采用筒低噪音语音前置放大器克制了电路语音电路一级以上的噪声，这样做是利用不同的语音和噪声波形附灵敏度和信噪比的要求却有所提高使麦克风

5、的设计产生影响，提高ECM信噪比8-10。研究目标本设计系统是专门针对教师的课堂教学，精简了专业无线话筒的功能，给出一套数字式低功耗、低成本、高保真、抗干扰力强的无线音频传输系统的设计方案，使其在价格、品质上有很大的优势。具体研究目标包括以下两点：(1)分析目前无线语音放大器系统的基本技术以及各种设计方案，并以此为基础提出自己的无线语音放大器系统初步方案。研究基于单片机控制的，以nRF2401射频芯片为核心的音频传输系统的硬件、软件构成及其实现。(2)确定无线语音放大器系统的总体设计，包括教室无线语音系统以及系统应拥有的各项功能。本设计除了有无线语音系统的功能，还要增加单工无线语音放大器。三、

6、拟采用的技术方案及措施（1）硬件部分目前的语音放大系统大致有三种方案可供选择，具体方案如下:方案一：利用专业芯片，其失真和共模抑制比都非常理想。此方案硬件电路简单，但成本较高，不适合大规模推广使用。方案二：利用模拟信号电路，用分立元件搭建功率放大器，无非就是三极管和场效应管，实现电流的放大，但是会出现较大的噪声，交越失真也比较大，共模抑制比也比较低，电路复杂。方案三：基于单片机控制，采用集成运算放大器和功率放大器，大量采用数字化处理技术。这些集成芯片噪声、失真和共模抑制比都比较理想，抗干扰强，成本低，适合语音放大。因此本设计采用方案三，确定无线语音放大器系统的总体设计、单片机控制nRF2401

7、发射机和接收机的硬件设计并进行软件系统的设计。本设计声音通过麦克风输入前置放大电路进行一次放大后输入二阶有源带通滤波器。对通频带65Hz-1100Hz以外的信号进行滤波以消除杂音，再经过单片机控制无线发射模块传递到无线接收模块，最后将经过放大和滤波的信号输入功率放大电路进行功率放大后将声音通过扬声器输出。话筒送来的直流或低频信号经放大后多用单端输出，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，而共模噪声可能高到几伏，故放大器输入漂移和噪声以及放大器本身的共模抑制特性等因素对于总的精度至关重要。因此前置放大电路应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。滤波器是一种选频电路，

8、它是一种能使有用频率信号通过，而同时抑制或衰减无用频率信号的装置。功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。基于以上分析，系统总体框图如图1所示：图1系统总体框图如图1所示，无线语音放大系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要完成信号采集与转换、放大、滤波、A/D转换和信号发射接收电路主要完成信号接收、D/A转换和功率放大。软件部分单片机必须通过软件对各种资源进行管理和使用。本设计的软件设计分为两个部分，即发射部分和接收部分。发射部分完成AD转换和发射数字信号，接收部分完成数字信号接收和D/A转换。无线收发芯片均采用nRF2401，一块

9、作发射芯片， 一块作接收芯片。首先芯片初始化，两个模块都选通道1。 nRF2401收发模式为Shock BurstTM模式，在这种模式下发送数据时，MCU只需将经A/D转换数据送入nRF2401片内的堆栈区，nRF2401会自动加上字头和CRC校验码，然后高速发射；而接收数据时，nRF2401也会自动处理掉字头和CRC校验码，将有效数据输出给MCU。也就是说与发送和接收有关的所有通信协议的处理均由nRF2401的片内硬件自动完成，无需MCU干涉，而单片机的控制程序主要是对nRF2401进行配置，在nRF2401被配置完成之后，MCU就可以把它当作1种具有独立IO口和寄存器的外设使用，从而实现通

10、信数据的发送和接收。软件部分总体流程图如图2所示。图2 整体流程图如图2所示，系统启动进入初始化状态，随后进行A/D转换，将经A/D转换数据送入nRF2401芯片，转换完成后进行发射。接收模块接收到信号后进行判断，当断定接收完成时，进行D/A转换，数字量转化成模拟量，再经放大电路进行信号放大，传输至扬声器，完成语音的无线传输及放大。进 度 安 排时间任务阶段名称及详细项目2022.1-2022.2完成相关电路设计2022.2-2022.3完成硬件电路制作2022.3-2022.4 MERGEFIELD rep_j_ktbg8 * MERGEFORMAT 完成编程及硬件电路调试 MERGEFIE

11、LD rep_j_ktbg9 * MERGEFORMAT 2022.4-2022.5整理相关成果形成论文参考文献1 黄卡玛，刘长军. 射频通讯电路设计M. 北京:科学出版社，2005.2 喻金钱，喻斌. 短距离无线通讯详解:基于单片机控制M. 北京: 北京航空航天大学出版社，2009.3 樊昌信等著. 通信原理M. 第四版.北京:国防工业出版社，1995.4 刘斌,杨延宁,李小敏. 无线语音放大系统的设计J. 电子世界,2017(20):137-138.5 孔谋夫. 授课用无线语音放大系统的制作J. 电子制作, 2006(1):2.6 程玻. 无线话筒的选择与使用J. 电子世界2002:08.7 王东红. 会议室话筒的选择与使用J. 音响技术, 2011:01.8 刘斌, 杨延宁, 李小敏. 无线语音放大系统的设计J. 电子世界, 2017(20):2.9 夏伟伟. 基于无线语音识别的工作台控制系统D. 江苏科技大学, 2016.10 黄智伟, 李圣, 刘宏,等. 语音/文字短信无线