王頔++郝子強(qiáng)++張晨潔

摘 要：該文提出了一種紅外音頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，即語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)麥克輸入，經(jīng)過(guò)放大濾波后，由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，得到的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到Flash中，再將信號(hào)調(diào)制后由串口發(fā)送到紅外發(fā)射管，將信號(hào)發(fā)送；接收端由紅外接收管接收解調(diào)后經(jīng)串口輸入存到單片機(jī)Flash中，再由單片機(jī)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)進(jìn)行放大濾波，經(jīng)揚(yáng)聲器發(fā)送出。選用STM32單片機(jī)作為處理器，成本低、易實(shí)現(xiàn)、適合學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中學(xué)習(xí)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外傳輸 放大濾波 STM32單片機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0070-02

隨著高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷改革，突破以往傳統(tǒng)模式下的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)設(shè)更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，融合多門(mén)課程多種知識(shí)點(diǎn)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目已經(jīng)成為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一項(xiàng)重要手段。紅外音頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)涵蓋了音頻采集、信號(hào)處理、單片機(jī)原理等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，目前已受到各高校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重視，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)加深學(xué)生的理論知識(shí)理解和增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)具有重要意義和價(jià)值。

1 紅外音頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)麥克輸入，經(jīng)過(guò)同相放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)帶通濾波器對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波，經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射，接收端由紅外接收管接收，經(jīng)同相放大器放大，帶通濾波器濾波后再由功率放大器放大經(jīng)揚(yáng)聲器輸出。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 中央控制模塊

該文提出的紅外音頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為中央控制單元。該款單片機(jī)資源豐富，內(nèi)部集成了AD、UART、SPI等常用模塊，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，其主頻最高可達(dá)72M，運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通51單片機(jī)。使用STM32作為本系統(tǒng)的控制器可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜度。

2.2 語(yǔ)音信號(hào)放大模塊

本系統(tǒng)選用NE5532芯片作為語(yǔ)音信號(hào)放大模塊核心器件。NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器（雙運(yùn)放）集成電路。輸入的語(yǔ)音信號(hào)需要經(jīng)過(guò)同相放大器進(jìn)行放大，如圖2所示。聲音信號(hào)由NE5532的3腳（同相輸入端）輸入，輸出經(jīng)R9和R10反饋回輸入端。本系統(tǒng)選擇R12=1K，R9=10K，R10為100K滑動(dòng)變阻器，從而實(shí)現(xiàn)增益可變。

2.3 有源帶通濾波電路

圖3為帶通濾波電路，其中R4、C6組成低通網(wǎng)絡(luò)，C1、R6組成高通網(wǎng)絡(luò)，兩者串聯(lián)就組成了帶通濾波電路。

2.4 紅外通信模塊

為使發(fā)射的功率較大，發(fā)射距離較遠(yuǎn)，選擇9個(gè)紅外發(fā)射管作為發(fā)射，我們采用的功率較大的三極管TIP41。但該三極管的放大倍數(shù)過(guò)低，因此需要在前級(jí)加一路放大，用LM386的輸出對(duì)三極管驅(qū)動(dòng)，又由于LM386具有很強(qiáng)的功率放大作用，為了防止三極管飽和，在LM386輸入端加滑動(dòng)變阻器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行衰減，這樣就能很好地驅(qū)動(dòng)三極管。如圖4所示為紅外發(fā)射電路，圖5所示為紅外接收電路。

3 結(jié)語(yǔ)

該文提出了一種紅外音頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)可以較好地完成語(yǔ)音信號(hào)的采集、處理、發(fā)射、接收、還原。滿(mǎn)足電子信息類(lèi)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求，且成本低、易實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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