基于CC1101多机无线语音射频通讯的设计--毕业论文.doc

xxxx学院毕业设计（论文）毕业论文题目：基于CC1101多机无线语音射频通讯的设计摘 要8年的抗日战争岁月里，我国由于武器生产规模落后于我们的敌人日本，因此那时就广泛的使用特种部队作战，寄希望于军力严重落后的情况下战胜敌军。我国那时的游击作战方式在很大程度上和现代特种作战策略相似。抗日战争时期的中共组织我们的“敌后武工队”，大规模的袭击物资和日方人员。据说美军是在看到中国军队的作战方式时受到启发，才建立美国的特种作战力量。特种兵犹如一个刺客，随时在祖国的召唤下直插敌人的心脏。在上一段落你们是否注意到“悄无声息”这一词汇，说到悄无声息在军事上是不存在的，有矛就有盾，敌人的重要军事设施一般都是严密防控，我们就需要使用特种作战力量进行突袭渗透。特种兵之间最忌讳的是用口语低声交谈，手语则是最好的交流工具。但是使用手语又必须是在有可见光的情况下进行，就是通常我们说的白天。但是我们又需要更好的掩护自己，那么一般都是选择夜幕下进行行动，手语的实施就遇到了一定的困难，我就想到了是否可以使用无线通信技术来设计一款静默通讯装置，从而解决这一问题，这就使我有了研制一款单兵通信模块的初衷。关键字：特种部队、手语、静默通讯、通信模块。AbstractEight years of Anti-Japanese War years, our country because of the weapons production scale behind our enemy, Japan so then widely used special forces combat, hope Yu Junli serious backward circumstances victory over the enemy. At that time the guerrilla warfare in China is largely similar to modern special operations strategy. The organization of the communist party of China, the Anti-Japanese War our in behind the enemy lines, large-scale attacks supplies and Japanese researchers. It is said that American troops are in see inspired by the Chinese army combat mode, to establish the special operations forces of the United States. Commando is like an assassin, at any time under the call of motherland into the heart of the enemy. In the previous paragraph if you notice that the word quiet, said quietly on the military doesnt exist, the spear is the shield of the enemys important military facilities are generally tight prevention and control, we need to use special operations forces raid infiltration. Special forces between the most taboo is whispered conversation with spoken English, sign language is the best communication tool. But use sign language and must be with the help of visible light, and is usually we say during the day. But we need better cover yourself again, so are generally choose the night under the act, the implementation of the sign language is met with some difficulties, I was thinking about whether can use wireless technology to design a silent communication device, so as to solve the problem, which makes me have the original intention of working on a solo communication module. Key words: special forces, sign language, silent communication, communication module. 目录摘 要2第一章 前言6第二章 方案的提出与确定82.1系统设计思想82.2设计方案的比较9第三章 总体设计方案123.1设计系统的总体方案：123.2 功能描述123.3 总体设计框图13第四章 硬件电路设计144.1设计简介144.1.1 CC1101射频模块介绍144.1.2 单片机最小系统介绍154.1.3 语音录放电路介绍164.1.4 按键模块介绍174.1.5 电源模块介绍174.1.6 其他辅助性电路184.2电路简介194.2.1 最小系统电路构成194.2.2 录放音电路构成204.2.3 按键电路构成244.2.4 辅助电路构成25第五章 软件设计265.1总程序流程图265.2 CC1101通讯流程图27第六章 制作实物与调试296.1 制作实物图29结束语31谢 辞32参考文献33附录：34主机板总原理图：34按键电路板原理图：35第1章 前言19世纪以前，漫长的历史时期内，人类传递信息主要依靠人力、畜力，也曾使用信鸽或借助烽火等方式来实现。1833年，高斯和韦伯制作出第一个可供实用的电磁指针电报机。1837年，美国人莫尔斯，他发明了一套点、划符号代表字母和数字(即莫尔斯电码)的电码系统，把电报技术向前大大推进了一步。在随后通讯技术的发展的长河中，电话机、传真机、电报机、电缆、海底电缆、光缆、微波收信机、微波发信机、通信卫星这些词汇就爆发式的展现在大众面前。由于战争比人类任何其它活动都更加依赖于当时最有效的通信手段，因此电报一经出现，便立即引起了军界的关注。1854年，英军第一次在战争中采用了电报。既然随着时间的流失一切都在转变，一切的事物都逃脱不了被历史洗刷的命运，那么在前文摘要里面提到了特种作战力量依靠手语进行静默通信的方式也将被更好的、更隐秘、更高效的传输方式所替代。说到特种部队，要数美国的“三角洲”特种部队最先进，三角洲部队是当今世界上训练最有素、装备最齐全、资金最雄厚的特种部队之一。中国的那就数“西南猎鹰”，他们敢飞檐走壁，敢入刀山火海，他们就是中国特种兵。这些先头部队是处于特种作战力量，他们是专门执行突袭、破袭敌重要的军事、政治、经济等重要目标的单元。特种部队为达成特定目的或目标所进行的作战如空降作战，登陆作战以及解救人质，袭击敌首脑机关、重要军事设施和其他要害目标等的作战。那么好钢用在刀刃上，美国特种部队的单兵器械如果全部囊括下来那就有数百种之多，包括枪械、刀具、生存套件、夜间战斗模块、通讯器材等等。那么反观我国特种作战力量，使用的装备一般沿用普通士兵的高配规格，包括枪械、刀具、生存套装等，有的甚至没有出现夜视装备和通讯定位设备，在战场形势下就可能处于劣势，在战争先期就处于劣势，就注定吃败仗这一不争的事实；这就燃起了自己研制一款特种作战力量静默联系的单兵装备的激情。研制的这款单兵作战装备要求具有以下几个特点，一是安装简单，可以便携的安装在枪械的尼卡丁导轨上，可以方便携带与拆解；二是响应简单可靠，开机键设定在主机上，主机可以安放在战术背心或者战术背包里，开机就可以立即使用，无需过多的繁琐设定；三是操控简便，按键模块与主机是分立存在的，按键模块上只有七个按键，一个锁定按键，一个模式按键，另外五个按键是语音选择按键，稍微训练一下就能高效熟练的掌控操作规程；四是安全可靠，带有自锁按键，如果处于战斗模式，难免会误操作，加以自锁按键，那么就会避免信息误发的可能；五是口令多，设备设定的口令要求达到24句，足够使用，如果有特殊要求，还要设定了4个单元的零时录制口令，方便小分队灵活操作。根据上述装备研制的要求提出一种依靠51单片机为控制单元，CC1101为无线射频发射与接收单元，ISD4004为语音录放单元，加以按键、LED灯、蜂鸣器、外耳式耳机等器件来组成一个系统。这个系统实现单兵与单兵之间的无线语音通信，从而可以创建一种全新的战场作战模式，士兵只需要通过枪械上的按键就可以与其他队员进行静默联系，相对于手语和人声具有跨越性优势。具体功能实现是先将语音录制在ISD4004语音芯片当中，通过51单片机来读取按键的键值从而控制CC1101射频模块的收发，根据接收到的数据与发送的键值从语音芯片中获取存在的语音，从而达到互相通信的功能。该设计使通信技术与语音录放技术，在提高对单片机应用的认识同时，也对军队高效作战具有积极意义。第2章 方案的提出与确定2.1系统设计思想设计采用无线射频通信的方式进行信息传输，语音播放装置采用ISD4004芯片进行预先录制再播放的方式，使用STC公司生产的89C52芯片作为系统的控制器，模块式搭建，使设计具有简单和成本低的特点。1. 射频模块采用美国TI公司出品CC1101芯片，该芯片是工作在433Hz民用频段的无线数传芯片，CC1101可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)的广泛硬件支持。CC1101可用于全球最为常用的开放式低于1GHz频率的RF设计。2. 语音录放模块采用美国ISD公司生产的ISD4004语音芯片，ISD4004-08MP这款芯片工作电压3.3V,单片可以录放时间长达8分钟，适合在很多移动电话及其他便携式电子产品中使用。ISD4004使用CMOS 技术，内含音频放大器件、振荡器、滤波器、自动降噪器和多电平闪烁存贮陈列技术。3. 控制单元采用STC公司生产的STC89C52单片机，该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。设计初衷是使士兵在无需人声与手语就能传达一些特殊的指令，例如在特种部队在作战中想要传达一个“掩护我”的指令，如果依靠手语的话，“掩护我”指令是把手举到头上，弯曲手肘，掌心盖住天灵盖，还是蛮简单的吧？但是有一个问题出现了，如果在夜晚进行作战呢？那么你的队友需要佩戴夜视作战设备，而且你必须时刻处于你的队友的视线范围，如果使用人声通讯的话，在夜深人静的夜晚，你还没发现敌人，敌人就可能老远就发现一群叽叽喳喳喊话的敌人，火力覆盖就随之而来了，鉴于以上弊端，这套设备大有用处。2.2设计方案的比较设计要求就是通过无线传达作战指令，使其协同作战提高作战效率，使每一个士兵与整体的联系更加紧密，以下是几种设计方案的比较：方案一：模拟对讲机是将储存的信号调制到对讲机传输频率上，声音信息通过话筒采集到微小电流信号，然后通过音频放大一系列操作，之后再通过天线传播出去。靠振荡电路产生的无线电波还不能用来传播声音。搞运输也得先将货物加载运输车辆上。所以必须对无线电波进行调制，让无线电波带上信号才行(给汽车装上货)。最后就是将货物从货车上卸载下来这一过程了，大概的过程就是通过调频的方式选择接收电磁波频率。在把加载到电磁波的声信号取出来用放大电路放大后接入扬声器就行了。图2.1对讲机方案流程图注释：通过调制电路可将通过话筒转换的人的话音的电信号信息加载于无线电波之上。然后电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。方案二：模拟量采集数字式对讲机通讯方式，采用数字电路的对讲机则是数字对讲机。数字对讲机可将话筒采集到的声音信号数字化后，以数字编码形式传播。此种传输模式的工作原理是先把人声转换成数字信号，然后调制到射频上去。既然发射的是数字信号，当然这种设备也可以直接传送数据。数字对讲机的出现也是为了节省无线电频谱，所以数字对讲机大都是一个话音信道等效占用6.25kHzk带宽，即比一般模拟对讲机省一半频率。数字对讲机主要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。图2.2 数字式对讲机方案流程图注释：DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。方案三：射频控制语音播放的方式，使用ISD4004语音芯片预先将我们需要播放的语音、提示音、警告音录制在其存储单元上，通过单片机STC89C52采集CC1101射频模块所接收的信息播放相应地址声音，或者通过单片机读取按键的键值再通过CC1101发送相应代码，在另一台接收机上被截取信息后，同样也可以播放相应代码对应的地址里面的声音。一台系统同时具有接收与发送的功能，不需要采集人声这一模拟量就可以准确的传达需要发送的信息，效率是比较高的，实现起来也相对简便。图2.3无线控制语音播放方案流程图综上三项方案，方案一使用模拟信号，模拟通信的优点是直观且容易实现，但是模拟通信有个很严重的问题在军事上是绝对不允许的，那就是窃听，模拟信号保密性很差，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听，只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。每个高明的指挥官都不会想自己的作战攻略被敌方须知，除非你想设定一个陷阱。还有一个缺点就是电信号在传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。方案二使用采集模拟量数字通信，数字通信的优点是加强了通信的保密性。提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入一定量杂音，构建一个电子电路构成的门限电压（称为阈值）的信号电压，只有达到这个电压幅度，线路才有输出值，会自动生成一个脉冲（称为整形或再生）。当低杂音电压到达时，由于它低于那个门限所以被过滤掉，不引起动作。采用时分交换后，传输和交换统一起来，可以形成一个综合数字通信网。但是它在特种作战方向同样也有着一些弊端，比如采集人声需要说话，这样势必会加大被敌方发现的风险。方案三将上面两个优点加以结合，将弊端加以去除，无需发声只有按下相应按键即可传达相应的指令，而且无需担心被敌方窃听可能性，毕竟在程序上我们就可以设定加密方案，一般没有非常特殊的手段是难以获取我们发送的情报的。第3章 总体设计方案3.1设计系统的总体方案：1、 无线射频发送与接收采用TI公司CC1101芯片；2、 语音的录放采用ISD公司的ISD4004芯片；3、 控制中心使用STC公司的STC89C52芯片；4、 按键采用尼卡丁导轨便携安装方式；5、 声音的听取采用外挂式外耳是单声道耳机；6、 设计使用按键与主机分立的方式；7、 语音选择至少要有20种不同选择并且设定4个自定义指令；8、 只当开机后即可通过尼卡丁导轨上的按键就可以发送语音。3.2 功能描述该设计主要的目的是为了使军队在作战的时候，无需发出人声和繁杂的手势即可传达相应的敌情或指令，想要实现上述功能那么就要求设计拥有无线发射模块，语音录放模块、控制模块、指示模块、按键模块等等。该系统的主要的操作流程就是通过不断的获取射频模块的就收数据和按键值来进行后续操作，如果主机接收到的是射频模块接受的代码，那么就执行播放预设录音的相应操作，如果主机检测到的是按键按下的代码，那么主机就执行发射射频信号的相关操作。在设计上应该还有警示音提示，在按下按键时应该有相应的声音提示，为了给操作人员一个反馈，使用者松开按键之后才发送相应的信号，如果发送成功之后也应该有提示音警示，如果发送失败，在重发模式下也应该有相应提示。在设计上应该合理的考虑到使用者的使用习惯，让操作和效率进一步提高。3.3 总体设计框图图3.1 总体设计框图设计采用了STC公司的89C52芯片，该款芯片最高运作频率35MHz，如果采用12MHz的晶振，运算速度可以达到1us即可完成一个机器周期的指令，运算速度满足本设计要求。使用ISD4004语音芯片，该款芯片可以储存8分钟到16分钟的语音，本设计只有不到三十句指令，容量完全满足要求。使用CC1101射频模块，支持0.6kbps500kbps的数据传输速度，使用频段是433MHz左右，是属于民用频段，在实验产品上还是可行信较高的。麦克风是焊接在主机上的，进行录放音方便实用，也可以通过耳机插孔与其他设备转接录音。播放声音不采用外放方式，这样可以有效的避免误操作从而加大暴露自己位置的可能性。根据上述流程图图，此设计采用的设备模块相对较少，在成本上是可以接受的一个范围。主要的软件设计就是先进行初始化处理，然后读取数据CC1101的数据，如果接收到数据，先判断是否成功接收到数据，如果成功接收到数据则播放代码所指示的声音，然后跳转到查键程序，如果没有接收到则直接调至查键程序。在进行查键程序时，如果没有读取到相应的按键则在读CC1101数据与查键程序之间不断循环，如果有键按下则进入发送数据程序，再进行后续的操作。程序上要求严谨、精简，需要避免程序死机的情况发生。第四章 硬件电路设计4.1设计简介基于CC1101多机无线射频语音通讯装置主要由CC1101射频模块、单片机最小系统、语音录放系统、按键电路、电源电路和附件电路等及部分构成。4.1.1 CC1101射频模块介绍CC1101射频模块采用美国TI公司出品CC1101芯片，该芯片是工作在433Hz民用频段的无线数传芯片，CC1101可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)的广泛硬件支持。CC1101可用于全球最为常用的开放式低于1GHz频率的RF设计。在该设计中是使用的10针型，插针间距2.54mm。图4.1 CC1101射频模块实物图以下为该模块的主要特点：1.高效的SPI接口； 2.接受灵敏度高，视距可靠传输距离可达350m； 3.采用FSK的方式调制，支持OOK/ASK/MSK调制； 4.载频 433 MHz， 可定制315M/868M/915M等其他ISM频段； 5.可编程控制的数据传输率，最高可达500kbps； 6.可编程控制的输出功率，对所有的支持频段可达+11dBm； 7.可灵活配置多种通讯信道，快速频点切换特点，可满足跳频系统的需要； 8.低功耗：功率11mw，接收电流15mA，发射电流25mA，休眠时电流2uA； 9.数据缓冲、突发数据传输，带数字RSSI输出、连接质量指示； 10.支持传输前自动清理信道访问（CCA），即载波侦听系统； 11.强大的数字特征，可使用廉价的微控制器得到高性能的RF系统。4.1.2 单片机最小系统介绍单片机最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。举例，对于51系列单片机来说,最小系统包括：单片机、晶振电路、复位电路。此三部分：外部晶振电路,给单片机提供工作时钟源，在本设计采用12MHz无源晶振，在此晶振旁边加两个25pF至33pF瓷片电容的简单电路即可；外部复位电路,可以上电复位,还有当单片机在工作过程中，可以人为手动复位，在复位电路旁还有电源显示电路，即可让使用者知晓已经通电；单片机，单片机就是一块微处理器，用来装载程序以实现程序功能，在本设计中使用国产STC公司的STC89C52芯片。图4.2 STC89C52RC单片机实物图以下为STC89C52的主要特点：1. STC89C52RC单片机；2. 8K字节程序存储空间；3. 512字节数据存储空间；4. 内带4K字节EEPROM存储空间;5. 可直接使用串口下载；6. AT89S52单片机；7. 8K字节程序存储空间；8. 256字节数据存储空间。4.1.3 语音录放电路介绍语音录放电路采用ISD4004芯片为主体，在电路上包括录音电路、放音电路、单独电源电路（3.3v），采用SPI串行通信方式对ISD4004进行操作，只要写入相应的操作指令与地址，芯片就能进行录音、放音、加速放音、停止操作等操作，在程序上也极易实现。在外围电路上，因为ISD支持的最大电压为3.6V，大于3.6V的电源供应会烧毁此款芯片，那么在电源电路上设计上也加以了考虑，使用了ASM1117这款芯片，此芯片固定电压3.3V，输出电流为1A，满足电路的使用要求。在录音电路上加以放大、滤波等电路，使驻极型话筒在录音质量上更好。在放音电路上简化了操作，因为此款芯片AUDOUT能直接驱动5k欧的负载 ，而且在设计上取消了外放功能，只使用耳机进行播放，所以无需稳压放大电路加以支持。图4.3 ISD4004语音芯片实物图及其指令表以下为此款芯片的主要特点：1 单片可达8min 语音录放时长；2 内置SPI串行通信接口；3 3.3V单电源工作方式；4 多段信息处理可以同时进行；5 工作电流只有25-30mA,维持电流最低1A；6 掉电情况下信息可以保存差不多100年(典型值)；7 此芯片有高保真语音还原技术；8 可达十万次录音周期；9 自动降噪功能；10 片内免自动调整时钟,也使用用外部时钟。4.1.4 按键模块介绍由于在单兵作战行动中，士兵需要时刻注意敌情，一般是枪不离手，所以在设计上按键电路就与主机电路是分立存在的。按键电路模块安装在尼卡丁导轨上，可以方便的加装与卸载，具有很强的实用性与人性化。在作战中需要许多中作战指令，常用的就20至30种，那么在设计上就应该足够满足使用要求，在按键的设计上设计了三种档位与一个复选按键外加四个选择按键，那么就有3*2*4=24种选择，在指令上已经比较丰富。在作战时为了避免误操作和此设备过多的干扰作战，那么就必须加以锁键操作，在设计时我也考虑到此种情况，加以锁键键，如果按下此按键，那么按键的其他按键按下无效，只能听取其他人的指令，从而避免了误操作这一情况的发生。以下为按键模块的主要特点：1. 安装在尼卡丁导轨上方便拆卸与加装；2. 按键数多，可供多种语音的选择；3. 设计上考虑到误操作情况，加装了自锁键；4. 按键人性化，考虑到人手结构，便于携持；4.1.5 电源模块介绍在设计中使用了ASM1117电源模块，此模块可以给CC1101供电源，同样也可以给ISD4004供电源，输入为5V。而5V电源为网上购买的移动电源充放电模块，电池为1500mAH的圆柱形锂电池，此充放电模块能将5V充电输入或者USB电源输入转化成4.2V左右，再加持在锂电池上就可以给锂电池充电了。在放电过程中，锂电池为4.0V左右输出，该模块能将此电压转化成5V，然后给单片机或者其他模块使用。而ASM1117-3.3模块能将5V直流电源转化成3.3V供使用,ASM1117-3.3芯片里面集成了过热保护和限流电路，是此设计的电源模块最好的选择。 图4.5 充电电源模块及其3.3V电源转换芯片以下为移动电源充放电模块主要特点：1. 本模块采用高性能进口芯片，性能优于一般的模块；2. 输入0.9V5V任意直流电压，均可稳定输出5V直流电压，用单节AA电池供电可输出高达200300MA的电流，两节AA电池供电即可输出500600MA的电流，为您的手机、相机、单片机及数码产品供电；3. 工业级温度范围：-40-+85；4. 转换效率高，最高达96%；5. 带USB母座，用途广泛；6. 超小体积（PCB板25mm*18mm），用安装于各种小型设备里；7. 带工作指示灯。4.1.6 其他辅助性电路在设计中大概包括了三种辅助性电路，第一就是主机按键电路，主机按键电路又包括单片机复位电路与上下电源电路。在单片机复位电路中，使用了点触开关，那么如果在加装电路板外壳后，是不能直接接触的，只有当死机或其他特殊情况下靠特殊工具实现复位，而且上下电源电路也有这个功能。上下电源电路使用六脚自锁开关，可以方便的进行上下电操作，当特种作战队员带上手套也可以方便的加以电源设定。第二就是警示性电路了，警示性电路包括四个发光二极管电路和蜂鸣器电路构成。四个发光二极管电路对程序的调时工作有很大的作用，而且在后续的实用化过程中同样也可以很大的作用，比如在录音操作的时候，可以给录音人员提示。蜂鸣器电路一般设定在开机或者录音的时候，给使用者一个警告性提示的功能。第三就是调时电路，此电路中有USB串行烧录的接口，方便快速烧录程序，对程序的调时具有很积极的作用。4.2电路简介在电路上，本设计拥有单片机最小系统电路、录放音电路、按键电路、指示电路、电源电路等电路构成，在电路设计上满足使用要求，符合所需要的功能，也去除了一些不必要的功能，尽量做到精简实用。4.2.1 最小系统电路构成AT89S52单片机的最小系统由复位电路、时钟电路、电源电路及51单片机组成。单片机的时钟使用12MHZ的晶振，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机回归到程序的初始状态。单片机的时钟信号一般有两种电路形式：片内振荡方式和片外振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2的两个引脚上外接晶振，就可造成内部振荡。单片机内部有一个高增益反相放大器，如果单片机外接晶振电路，那将构成了自激振荡效应并产生振荡脉冲。当单片机的复位引脚RST引脚出现2个机器周期时间以上的高电平时，单片机就会执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，这样对单片机没有太大损伤。根据应用的要求，单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这时程序将从0000H地址单元开始执行程序。在51单片机的P0口外接8*1K的排阻，因为P0口是准双向口，即是开漏输出的，当P0口作为并行口使用时，只能输出低电平，不能输出高电平，需要接一个上拉电阻才能输出高电平，因为8个引脚都需要接上拉电阻，共8个，这样才能使后续相应程序准确的进行。在设计上使用的是8*1K的排阻，这样可以有效的减小电路板的体积。4.6单片机最小系统原理图最小系统在电路上P0口接CC1101模块，P2口控制LED电路和录放模块控制电路，P1口接按键模块电路与蜂鸣器电路，P3控制中断电路与串行通信接口电路，EA引脚接高电平，是因为此款单片机拥有内部ROM，EA脚接高电平之后，只有当内部8K写满后才会写入外部内存当中。4.2.2 录放音电路构成ISD4004-08MP这款芯片工作电压3.3V,单片可以录放时间长达8分钟，适合在很多移动电话及其他便携式电子产品中使用。ISD4004使用CMOS 技术，内含音频放大器件、振荡器、滤波器、自动降噪器和多电平闪烁存贮陈列技术。该芯片设计的所有操作都必须由微控制器控制，操作指令可通过串行通信接口送入。ISD4004芯片使用多电平直接模拟量存储的先进技术，每个采样数值都会直接储存(SPI 或Microwire)在片内的闪烁寄存器中，因此能够非常真实、自然地重塑人声、音乐、音调和其他声音，从而有效的避免了常用录音电路带来的声音失真，所以说此款芯片的录音质量非常好。ISD4004的工作频率可为 4.0kHz、5.3kHz、6.4kHz、8.0kHz，在低工作频率下，录放音会很长，而录音的质量将变低，此芯片内的信息储存于它自身的存储器中，在掉电情况下保存很多年(典型值)，并可以反复录放音，录音放音次数可以达到10万次。所以说此款芯片完全胜任这个设计的录放功能。图4.7 语音录放电路原理图以下为此款芯片常用引脚描述：1 电源:(VCCA脚和VCCD脚)在设计中为使噪声达到最小，芯片使用3.3V的电压，在电源连线时尽可能在靠近供电端处连线并且模拟接口和数字接口要分别连线，去耦电容应尽量接近ISD4004芯片。2 地线:(VSSA脚和VSSD脚)ISD4004片内模拟电路和数字电路使用不同的地。3 模拟信号同相输入端(ANA IN+脚) 这个引脚是声音信号的同相输入端。4 音频输出(AUD OUT脚) 为音频输出引脚,此引脚可以驱动5000欧姆的负载。5 片选(SS脚) 在信息传输期间SS引脚必须一直保持低电平,在两条指令传输情况同样如此。6 串行输入(MOSI脚) 在使用读指令使中断状态位移出ISD4004芯片的MISO引脚时,因此要避免写入的命令与芯片正在进行的工作冲突。7 串行输出(MISO脚) ISD4004的串行输出引脚。ISD如果未选中时,呈高阻态。8 串行时钟(SCLK脚) ISD4004的时钟输入端,由CPU产生,用于同步MOSI 和MISO 的数据传输。数据在SCLK上升沿时锁存到ISD芯片,在下降沿移出ISD4004。驻极体话筒电路工作原理及其调时方法：图4.8 原理图图4.9 驻极体话筒介绍驻极型话筒MIC将采集的音频信号转换成我们需要的电信号后，经C8从Q4的基极引脚输入，经Q4信号放大后，进入ISD4004这款语音芯片。电阻R10、R12使用10K的直插型普通电阻，Q4为NPN型三极管，C2最好选用独石电容器，话筒使用灵敏度较高的驻极话筒。按图4.8中数值制作并且连接电路，一般情况下不需要进行过多的调试工作即可正常录音。在MICIN1之后还需接一个0.1uF的瓷片电容，以进行相应的滤波工作，以达到最好的录音效果。ISD4004芯片的写读操作：ISD4004写读方式为SPI串行通信方式。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,规定CPU的ISD4004在SCLK引脚的下降沿来时开始工作,因此对ISD4004MP语音芯片而言,在时钟上升沿时MOSI引脚的值不变,在下降沿时MISO引脚数据才可以改变。协议的具体内容为：1.在SS引脚的下降沿开始的时候串行通信数据传输就立即开始。2.在信息传输期间SS引脚必须一直保持低电平,在两条指令传输情况同样如此。3.数据在SCLK引脚的上升沿移入片内,在下降沿的时候移出片外。4.SS引脚为低电平,先给指令和地址后,ISD4004才能开始录放音。 5.芯片的指令一般格式是8位控制字节加16位的地址双字节。6.ISD4004的在运行时如果有EOM命令或者OVF命令,芯片则自动发出一个中断。7.在使用读指令使中断状态位移出ISD4004芯片的MISO引脚时,控制及地址数据从MOSI端移入。因此要避免写入的命令与芯片正在进行的工作冲突。8.所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束。ISD4004录放音过程流程图：图4.10 录放音流程图4.2.3 按键电路构成按键电路包括三档拨动开关、欧姆龙轻触开关（12*12*7.3）、LED灯、自锁六脚开关、电阻、连线等元件。三档拨动开关作为三种模式选择的开关，不同模式下的录音是不同的，有的为侦查模式，有的为战斗模式，在不同模式的切换过程中，会有相应的录音提示音给使用者一种人性化的提示。欧姆龙轻触开关有5个，一个位于按键左板，四个位于按键右板，那么在枪械上，左手握持枪杆，这就表明大拇指控制的是左板的那个复选按键，其他的四个手指控制的是右板的选择按键；这样既增加了选择的数量，又使操作更加简便，更加符合人体工学。在左板上还有一个锁键按键，同样位于左板上面，只要将大拇指拉长就能快速按下，从而可以锁定按键，这样在特殊情况下就不会有误操作的情况发生。图4.11按键左板实物图图4.12 按键右板实物图4.2.4 辅助电路构成辅助电路包括电源电路、LED显示电路、蜂鸣器电路等。电源电路主要是给ISD4004与CC1101提供工作电源，在电路中使用的是移动充电电源1500MAh电池，通过移动电源模块后的电压有5V左右，这样还是不能给ISD4004与CC1101供电的，需要通过降压模块ASM1117芯片进行降压之后才能与之供电。LED电路使用的是四个发光二极管，这样可以给调试工作带来非常大的便利，同样也可以给设备的操作人员一个提示系功能。蜂鸣器电路使用的是无源蜂鸣器，这样可以使蜂鸣器发出不同的提示信息，从而方便操作与示警。图4.13 电源电路 图4.14 LED显示电路 图4.14 蜂鸣器电路第五章 软件设计5.1总程序流程图失败否图5.1 总程序流程图总程序流程图描述：在程序开始是必须进行初始化操作，而后读取CC1101寄存器内容，看是否接收到另一机数据，如果接收到则跳转到录放音程序，然后判断是否按键；如果CC1101没有接收到数据，那么就直接判断按键程序；按键程序中如果没有按键按下则循环查询CC1101数据与查按键这一过程；如果查询到按键按下，那么执行CC1101发送数据程序，如果发送三次都失败后，就判断发送失败并提示，如果发送成功同样提示，然后跳转至查键或者查CC1101程序。5.2 CC1101通讯流程图图5.1 CC1101数据链流程图使用上述的的数据发送与接收方式可以有效的避免数据发送出错的情况，如果仅仅是发送而无反馈方式，那么势必会出现发送出错的情况，在上述流程图我们可以看到，CC1101不仅发送了数据，而且识别了发送的数据是否错误，这种发送与与接收方式虽然在时间与效率方面比单纯发送要慢很多，但是这款设备为军事用途装备，所以效率低一点也是可以接受的。第六章 制作实物与调试6.1 制作实物图图6.1 实物图1图6.2 实物图2图6.3 实物图3结束语相当初拿到题目时束手无策的样子，真的是很不懂事。因为，题目上出现的专业术语令我望而却步了。直到快要毕业时，才