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准双工声控自动对讲机.pdf

准双工声控自动对讲机

林岳何昔
2011-12-31 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《准双工声控自动对讲机pdf》,可适用于IT/计算机领域

办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志一、引言为了提高高校学生宿舍管理水平而设计的准双工声控自动对讲机采用数字声控技术切换对讲双方的讲话通道从根本上解决了全双工对讲时易产生的侧音干扰现象节省了大量的系统硬件资源降低了成本。该机不仅可以用于学生宿舍的传呼管理也可以用于居民小区的物业管理及医院病房的传呼等。二、对讲机自动对讲系统、自动对讲系统的组成和自动对讲原理对讲机自动对讲系统由声控系统和扩声系统两部分组成其整体系统框图见图。在扩声系统中设计了两个讲话通道:一个是由功放组成的扩声系统I它用于甲说乙听另一个由功放组成的扩声系统Ⅱ它用于乙说甲听。两个讲话通道在声控系统的控制下交替工作从而实现甲乙双方自动对讲。而声控系统对两个讲话通道的控制是通过电子开关来完成的。在这里使用了两个电子开关它们在声控系统的作用下分别处于常闭和常开两种状态。由图准双工声控自动对讲机邹尔宁谢忠屏(北京联合大学信息学院北京)(北京联合大学电子信息技术实验实训中心北京)摘要为了提高高校学生宿舍管理水平设计和制作了准双工声控自动对讲机。该对讲机是以甲方为主的有线自动对讲机它是采用数字声控的方法来切换对讲双方的讲话通道从而实现自动对讲。它的声控部分采用单稳态延时及电子开关来实现具有声控灵敏度调节可以避免环境噪音干扰。它的讲话通道由前置放大器和功率放大器组成。即能满足声音信号的放大又能使传声器和扬声器与功放得到合理的阻抗匹配从而使对讲声音清晰宏亮。该机传呼距离远音质清晰宏亮成本低廉具有较高的实用价值。关键词声控扩声准双工中图分类号TN文献标识码B文章编号QuasiduplexAutomaticSoundControlInterphoneZouErningXieZhongping(InformationCollegeBeijingUnionUniversityBeijing)(ElectronicInformationExperimentTrainingCenterBeijingUnionUniversityBeijing)AbstractToimprovethecollegedormitorymanagementdesignandproductionofaautomaticquasiduplexsoundcontrolinterphoneTheinterphoneisautomaticallyAPartybasedcableradiowhichisthewaytoadigitalsoundcontrolinterphoneswitchsidesofthespeechchannelallowingautomaticinterphoneItisthevoicepartofthesinglesteadystatedelayandelectronicswitchestobeachievedwiththesoundsensitivityadjustmenttoavoidnoiseinterferenceIt'sthespeechchannelfromthepreamplifierandpoweramplifiersThatcanmeetthesoundsignalamplificationitalsoenabledthemicrophoneandspeakersandareasonableimpedancematchingamplifiersothataclearloudsoundinterphone,farpagingrangequalityofthesoundloudandclearlowcosthighpracticalvaluearerealizedKeywordsSoundcontrolAmplifierQuasiduplex图自动对讲系统年月TechVocabulary技术词汇总第期··办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志可见扩声系统I的输出端接处于常开状态的电子开关而扩声系统Ⅱ的输入端接处于常闭状态的电子开关。根据工程设计要求在甲方即学生宿舍管理室设置一个送话器Mic和一个受话器(扬声器)送话器通过扩声系统I向学生宿舍传话并为声控系统提供声信号而受话器通过扩声系统Ⅱ接受学生的回话。在乙方即学生宿舍只设置了一只扬声器它与扩声系统中处于常开状态和常闭状态的两个电子开关的并联端相接见图。它即作为扩声系统I的输出扬声器又作为扩声系统Ⅱ的输入Mic。这种设置方案是以甲方为主的通话方式它很经济实用因为在乙方即学生宿舍只设置了一只扬声器而没有设置Mic这对于整座楼的学生宿舍来说可以节省几十至上百个Mic。更重要的是减少了施工走线和施工的工作量。什么是以甲方为主的通话方式呢?这就是利用甲方的语音信号去控制触发声控系统。常态下乙对甲的讲话通道处于导通状态而甲对乙的讲话通道处于开路状态但只要甲方对乙方讲话声控系统就在甲方的语音信号的触发下开始起作用它将甲对乙的讲话通道接通而将乙对甲的讲话通道切断使乙方只能听而不能讲。当甲方停止讲话时声控系统又会自动将乙对甲的讲话通路恢复使甲乙双方能够自动对讲并以甲方为主。、声控系统的组成和工作原理对讲机声控系统的组成见图。利用甲方Mic拾取的语音信号作为声控的触发信号由于该信号很微弱因而要先经过LM运算放大器进行放大。把运算放大器设计成比例运算放大电路如图所示并使它的增益可调以便对声控系统的灵敏度进行控制。当放大器的增益调高时声控系统的灵敏度就提高当放大器的增益调低时声控系统的灵敏度就降低。通过对声控系统灵敏度的控制可以避免环境噪声对声控系统的干扰。经放大器放大后的拾音信号送入施密特触发器整形将模拟信号转换成数字信号变成TTL脉冲去触发单稳态触发器工作单稳态触发器一经触发就由稳态变为暂态且保持一段时间后又自动翻转为稳态。利用单稳态触发器暂态和稳态这两种状态来控制电子开关的开合从而切换甲对乙和乙对甲的两个讲话通道。在设计单稳态触发器时采用了集成单稳态触发器LS。该触发器具有可重复触发的特性即在暂稳态定时时间内若有新的触发脉冲输入可被新的触发脉冲重新触发。如图所示触发器输入端加上升沿触发的触发信号在暂稳态期间经(<)时间后又受到输入脉冲触发因此输出信号的脉冲宽度将为。采用可重触发单稳态触发器使触发器的暂态在时间间隔小于延时时间的连续脉冲触发下得以无限保持而不翻转。当利用甲方的语音信号经整形变成连续脉冲去触发LS时触发器由稳态变为暂态并能保持暂态。此时触发器端输出高电平“”使甲对乙的讲话通道上的电子开关闭合而端输出低电平“”使乙对甲的讲话通道上的电子开关打开实现了甲对乙的通话。当甲方停止讲话后触发LS的连续脉冲消失触发器的暂态经延时后自动翻转为稳态此时触发端输出低电平“”使甲对乙的讲话通道上的开关打开而端输出高电平“”使乙对甲的讲话通道上的开关闭合实现了乙对甲的通话。通过控制单稳态触发器的暂态延时时间来控制两个讲话通道的切换速度从而实现对讲双方能够及时对答。为了防止准双工通信发生失音单稳态触发器输出的暂态时间取s为宜。控制的长短不仅与外接阻容R、C的值有关而且与电源电压VDD的值有关。考虑降低功耗可选取较大的电阻值实验表明:VDD为V时C选μF漏电较小的独石电容R选MΩ可变电阻即可实现无失音通信。对声控系统执行元件的设计采用了集成电子开关CD其芯片管脚图见图。它的工作原理是:当开关控制端VCA为高电平“”相应开关闭合控制端VCA为低电平“”开关断开。即当它的选通控制信号为高电平时可以双向传输线性倍率为的模拟信号。负载电阻大于KΩ以后输出与输入间的线性倍率越接近于理图声控系统图触发波形图CD芯片脚管图总第期年月TechVocabulary技术词汇··办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志办公自动化杂志想。它具有静态功耗低、截止电阻可达MΩ级、被传输信号的上限频率为MHz、传输延迟时间仅为ns级等优点。但由于它的导通电阻为几百欧姆且其值随电源电压和输入电压的不同呈非线性变化这不但易引起被传输信号的非线性失真而且影响开关的带负载能力。因此有必要在电子开关和功率放大器之间插入电压跟随电路。由于引入了深度电压串联负反馈具有输入电阻可视为无穷大、输出电阻接近于零的优点故可以起到稳定和降低电子开关输出电阻提高带负载能力的作用。、扩声系统的组成和工作原理对讲机扩声系统的组成见图。它是由前置放大器和功率放大器两部分组成。对讲双方的音频信号先经前置放大器进行电压放大然后进入功率放大器进行功率放大进而推动扬声器发声。采用LM运算放大器作前置放大。由于对讲机中存在着甲方Mic与功放输入端的阻抗匹配以及乙方扬声器作为Mic与功放输入端的阻抗匹配问题采用前置放大一方面将Mic和扬声器拾取的微弱的音频信号给予放大另一方面利用运算放大器输入阻抗高而输出阻抗低的特性使Mic扬声器与功率放大器能够实现阻抗匹配从而减少声音失真达到提高音质的目的。对于功率放大器的设计根据对讲机的技术指标选用了LA集成功放其典型应用电路见图。该集成功放电源电压典型值为V输出功率典型值为W输出阻抗为Ω。可同时驱动两个并联的Ω扬声器这些主要技术指标均满足设计要求。三、自动对讲机整体结构对讲机整体结构由自动对讲系统和学生宿舍选择系统两部分组成。自动对讲系统前面已作介绍而学生宿舍选择系统主要由多组手动开关组成它主要用于楼层的选择和宿舍房间的选择。楼层的选择通过切换楼层公共线来实现而宿舍房间的选择通过切换房间信号线来实现。自动对讲机整体结构见图。四、结束语设计完成的自动对讲机采用数字声控的方法切换对讲双方的讲话通道具有声控灵敏度调节可以避免环境噪音干扰实现自动对讲。它的讲话通道由前置放大器和功率放大器组成即能满足声音信号的放大又能使传声器和扬声器与功放得到合理的阻抗匹配从而使对讲声音清晰宏亮。该机已应用于北京某学院留学生宿舍楼的传呼管理。经用户使用后反映自动对讲效果良好。参考文献李令奇胡广成电话机原理与维修M北京:人民邮电出版社(~)王毓银数字电路逻辑设计M北京:高等教育出版社()罗原军魏敏敏经典集成电路应用手册M福建:科学技术出版社()科林孙人杰TTL、高速CMOS手册M北京:电子工业出版社()王以真实用扩声技术M北京:国防工业出版社(~)高维忠音响工程设计与音响调音技术M北京:中国电力出版社(~)陈尚松电子测量与仪器M北京:电子工业出版社(~)董爱华检测与转换技术M北京:电子工业出版社(~)作者简介邹尔宁女北京副教授研究方向:电子技术应用。谢忠屏男北京工程师研究方向:电子技术应用。图扩声系统图集成功效图对讲机整体结构年月TechVocabulary技术词汇总第期··

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