红外声音传输系统报告

技术报告红外声音传输系统带队老师：董岩参赛队员：郭春良王亚伟张春勇组别：32组时间：2012.7.2红外声音传输系统技术报告一、引言：在电子消费领域当中，红外产品的使用较为普遍，它多用于简单的近距离控制，如家电，玩具，各种抄 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 系统。红外通信过程主要由红外发射和红外接收两个过程，通常有两种实现方式。第一种是将进入发射装置的模拟信号直接发送出去，模拟的电压信号的强弱转换成光强，接收端接收到光强的变化，进而将接收到的光强再转换成模拟电压或者电流信号，得到的信号跟发射的信号变化规律相同，这样就实现了通信。另外一种方式是将要发射出去的模拟信号转换成数字信号，将数字信号送给红外发射电路，经该电路的调制转变成红外光信号在空中传输，然后红外接收电路收到该红外光信号，经过该电路的解调，将此红外光信号还原成可被单片机或其他处理系统处理的信号，由单片机或其他处理系统内部处理得到原来的数据编码。红外通信有自己优点，比如其安全性高，但是也有一定的缺点，例如传输距离短等，但是红外通信有巨大的发展潜力，因此研究红外通信也有比较大的意义，所以我们选做了这个红外声音传输系统。二、任务及要求：设计一红外语音传输系统，可将话筒收到的语音信息通过红外传输的方式传到2.5米以外的地方重放。1．基本要求（1）放大器1、2的增益为40db，增益可调。（2）带通滤波器的带通300Hz-3.4kHz。（3）实时实现语音传送，传输距离>20cm。2．发挥部分（1）将语音信号放大滤波后进行A/D采样并存储在存储器中，以数字量形式输出（串行）红外发射。红外接收并经过数字输入存在在存储器中，D/A转换输出语音信号，扬声器输出。传输距离1米以上。（2）声音可重放，在1、2的基础上传输距离2.5米以上。（3）图形显示语音波形。三、红外声音传输系统的整体设计思路：【基础部分的设计：】基础部分的实现就是用到了红外通信的第一种方式。1、声音经过拾音器（即话筒）的微弱电压信号输入需进行放大和滤波，实现电压放大可以考虑使用运放，接成同相放大器或者反相放大器都可以实现要求，但是注意的是，从拾音器过来的电压信号非常微弱，极易被噪声淹没，以此输入放大之前要接差分放大电路以减小噪声干扰，经过差分放大电路之后的信号在接入放大器，实现电压信号的放大。2、为了保证信号的质量，必须对放大的电压信号进行滤波，考虑到人说话的频率范围有限，也即达到设计要求时的带宽，应该做一个带通滤波电路，为了滤波的效果更好，可设计双电源供电的有源滤波器，使用的芯片可以使NE5532或者LM324，经过计算得出相应的元器件参数，可以使用仿真软件进行一下仿真之后再搭电路进行调试。3、通过滤波器之后的模拟信号进入到红外发射装置，由于没有找到合适的红外二极管发射和接受装置，我们选用了其他频段的电磁波来实现无限发射和接受，通过光强实现通信，在接收端收到光强的变化，经过转换得到的是按照相同规律变化的模拟信号。4、将模拟信号再用同样的过程进行放大和滤波。5、要想从扬声器得到声音的重现，必须进行功率放大，所以需做功率放大电路，将经过滤波后的模拟信号放大之后，就可以就声音信号放出来。【发挥部分的设计】发挥部分的设计就是运用了红外通信的第二类方式，只要在基础部分上在一部分改进就可以实现，同时红外的发射和接收装置也必须改动，及使其能发射和接收数字信号。1、要实现模拟信号向数字信号的变化，需要使用ARM控制进行采样，设计过程中需考虑设置AD（或DA）的分辨率、采样时间、以及如何做到存储问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。2、红外发射和接收装置的实现需用到一对RPM882-Ｈ14，该器件能数字信号通过红外发射出去并实现接收。四、红外声音传输系统分步实现：【基础部分的实现】1、拾音器输入信号声音经过拾音器进入电路时要进行差分放大，减小噪声的干扰，确保声音信号能够进入电路。具体电路如下：注：进过计算后用到的元器件大小如图所示2、放大器的实现  反相放大器中加入变阻器，控制放大的增益，具体电路如下所示：注：进过计算后用到的元器件大小如图所示用到的主要运放是ＯＰ３７，其主要功能如下：2、带通滤波器的实现设计为带通滤波器，要求带宽为300Hz到3.4KHz，其由两部分构成，一部分是低通滤波器，一部分是高通滤波器，分别使用LM324n和5532和实现（1）低通滤波器电路原理图如下：注：进过计算后用到的元器件大小如图所示元件参数计算方式大致如下：上限截止频率：fH=1/(2PiRC)=3.4KHz令R=330O 则C=150nf选增益Au=Ｒf/R11=1.2取Rf=10K则R1=62KLM324N的主要功能如下：四运算放大器★ LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。特点                ★内部频率补偿★直流电压增益高(约100dB)      ★单位增益频带宽(约1MHz) ★电源电压范围宽：单电源(3—32V)；双电源(±1.5—±16V)★低功耗电流，适合于电池供电     ★低输入偏流★低输入失调电压和失调电流★共模输入电压范围宽，包括接地★差模输入电压范围宽，等于电源电压范围★输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式。（2）高通滤波器的电路如下：注：进过计算后用到的元器件大小如图所示元件参数计算方式大致如下：下限截止频率：fH=1/(2PiRC)=300Hz令R2=R3=50K 则C1=C2=10nf取增益为Au=Ｒf/R11=1.8取Rf=48K则R1=62KLM324N的主要功能如下：NE5532P的主要功能如下：引脚图如下：NE5532P是双电源供电，8引脚接正电源，4引脚接负电源，1是A输出2是A同相输入，3是A反相输入，7是B输出，6是B反相输入，5是B同相输入。3、功率放大器的实现：经过放大滤波的信号要想从扬声器输出，必须进行功率放大，因此要进行功率放大器实现。功率放大器的具体电路如下所示：注：进过计算后用到的元器件大小如图所示用到的主要芯片是LM386，它是专门为低损耗电源设计的功率放大器集成电路，它的内建增益为二十，通过ＰＩＮ１脚和ＰＩｎ８脚位间电容的搭配，增益最高可达两百。引脚图及参数如下：【发挥部分的实现】1、AD采样与数字存储的功能实现（DA的过程与此类似）该模块的实现需要用ARM控制，通过编写程序实现ＡＤ及ＤＡ的转换，同时控制采样时间、分辨率，并实现存储功能。（1）分辨率：12位，参考电压为2.5V，最小 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 精度为2.5mv（2）采样时间：整个系统带宽最大为3.4Khz，跟踪信号系统中的采样定理，为了真实还原信号，本设计采用的采样时间为34Khz（3）存储功能的实现：ARM系统本身开发了一个较大存储空间，可以存储一定量的声音信号。   （4）输出波形的显示：将输出的信号加到液晶显示屏上，就可以观测到声音波形。2、红外发射和接收功能的实现：红外发生装置的核心器件使用的是RPM882-Ｈ14。其主要结构如下：主要参数：它能够将收到的数字信号通过红外发射出去，在接收端有同样的一个元件进行接收，这样就实现了两端之间的通信，得到的熟悉信号跟发射的数字信号相同。五、测试 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及测试结果：1、放大器的测试及结果：将放大器的输入端接入0.05V（最大值），1KHz的电压（使用信号源），用示波器测量输出，记录幅值。测试结果：输出峰峰值10V左右，并可调，说明放大了100倍，增益可调功能实现。2、滤波器的测试方案及结果：用信号源产11生1V的不同频率的信号加到滤波器的输入端，用示波器测输出，观察幅值。测试结果：频率为200Hz及其以下时候发生较为明显的衰减，幅值约为300mv，频率大于4KHz的时候幅值降到400mv左右，中间频率的幅值没有衰减，因此带宽约为200HZ到4KHz，与要求的带快有一定的差异，但仍然可以使用。3、AD采样及存储（包括ＤＡ）的测试方案及结果：用ARM写好ＡＤ及ＤＡ转换的程序后，用信号发生器给电路输入模拟信号，检测输出的信号；同时再将输出的信号输入到DA转换器，检测得到的模拟量，将最终得到的模拟量与最初的模拟量进行比较，观察失真程度。测试结果：波形变化趋势基本一致，误差在允许的范围之内，可以实现转换4、红外发射和接受装置的测试及结果：用计算机串口给RPM882-Ｈ14输入数字信号，在接收端将另外一个RPM882-Ｈ14接受，检测接收到的信号，并与发射信号进行比较，进而验证发射和接收装置能否工作。测试结果：在保证两个RPM882-Ｈ14对准的情况下能够检测到跟输入信号几乎一致的信号，如果两个元件出现一定的角度误差，接受的信号会出现偏差。5、功率放大器的测试及结果：用MP3或者手机输入音频信号，看扬声器时都能发出声音。测试结果：出声，有一定的噪音。六、注意事项及部分说明：1、芯片需要双电源供电，电源不能接反，否则会烧坏芯片。2、部分引脚或接线裸露，测试时注意不可短路。3、部分导线极细，焊接不是特别结实，取放时注意不要拽断。4、红外的发射和接收装置必须较为准确的相对，否则接收到的信号出现失真，因此发射和接收装置最好使用固定装置。5、电源的提供：实现该系统的功能需要正负12V、2.8V、5V的直流稳压电源。正负12V及5Ｖ的电源可以直接从电子科技市场买到，能将220Ｖ的交流电变成正负１２V直流电源输出，2.8V的电源可以使用电池提供。七、总结1、要想实现一个系统，那必须对整个系统的设计有整体的思路2、设计电路是系统功能实现的前提，合理的选用芯片十分关键，合理设置元器件参数更是一个难点。3、焊接电路需要扎实的基础功及较强的耐心，调试电路是必须认真细心。4、系统需要分模块完成，需要小组内成员互相协作。5、需要有扎实的知识基础，既懂软件又懂硬件，会写程序能搭电路，对常用元器件比较了解6、任何小的问题都会影响系统的最终功能，所以必须注意细节，同时完成设计需要投入大量时间和精力，需要极强的毅力。