毕业论文-基于T6668和RF2401的对讲机设计32819.doc

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 电子信息工程系一、题目说明（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,1999.9 2 邢建全.新型语音压缩编解码器 ambe.国外电子元器件，2004.1.16 3 赵又新.微机原理与接口技术.北京：中国电力出版社,2007.2 4 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。 兰州工业高等专科学校 摘要 i 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 rf2401 abstract this design mainly introduces the application of speech processing integrated circuit t6668 and high performance 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 speech. 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 used 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 receiving, 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 - 1 - 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 课题研究的背景和意义 1 1.2 课题研究的主要内容 1 1.3 对讲机的应用与概况 2 第二章 无线对讲机系统 5 2.1 无线对讲机基带信号处理单元结构 5 2.2 基带传输系统 5 第三章 系统总体设计 .7 3.1 系统概述及本人完成的工作 7 3.2 系统总体论证 7 3.3 系统方案设计及选择 7 3.4 系统组成 .9 3.5 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 12 5.1 基带发送部分的仿真和调试 12 5.2 基带接收部分的仿真和调试 18 5.3 基带系统整体仿真和调试 22 结论 25 致谢 27 参考文献 28 兰州工业高等专科学校 第一章 绪论 1 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 兰州工业高等专科学校 第一章 绪论 2 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 兰州工业高等专科学校 第一章 绪论 3 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、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 兰州工业高等专科学校 第一章 绪论 4 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 5 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 兰州工业高等专科学校 第二章 无线对讲机系统 6 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 7 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/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 兰州工业高等专科学校 第三章 系统总体设计 8 转换及片外数据存储器的不同。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、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 /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; 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 15 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。 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 16 图 5-6 a/d 转换电路和基带串行发送的仿真电路图 （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/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 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 17 图 5-8 基带串行发送流程图 （3）程序代码 #include int 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=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 timer0 loop: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，可观察串行输出结果。 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 18 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。 （2）仿真电路 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 19 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） ， 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 20 /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;j /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 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 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 21 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 dac0832 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 #include unsigned 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 timer0 tmr0=0;/写入 timer0 初值 tmr0 启动定时器 while(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 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 22 （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 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 23 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。 兰州工业高等专科学校 第五章 软件仿真和调试 24 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 25 结论 本系统采用无线传感器网络技术,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。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，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，它不仅要求我灵活应用以前 兰州工业高等专科学校 结论 26 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 27 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，还有那些为毕业设计付出的日子。 兰州工业高等专科学校 参考文献 28 参考文献 1 胡 航 语音信号处理哈尔滨工业大学出版社，1999.9 2 刑建泉新型语音压缩编解码器 ambe国外电子元器件，2004.1.16 3 胡汉才单片机原理及接口技术北京：清华大学出版社，2001.11 4 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 claim employment 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 action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. for more information about dismissal and unfair dismissal, see dismissal. you can make a claim to an employment tribunal, even if you havent appealed agains