无线语音通信系统设计【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 机械设计制造及其自动化 无线语音通信系统设计 一、选题的背景和意义 选题的背景： 信息时代社会的飞速发展，以科技技术尤其是移动通信技术的发展，改变了人们的生活方式和沟通方式。人们对操作简单、体积小巧、功能强大、携带方便的移动通信设备越来越钟爱，这就极大的促进了无线语音通信技术的发展。近十年来，随着信息科学技术和计算机科学的变革和发展，无线语音通信技术逐渐取代有线语音通信技术，因此无线语音通信成为科学技术发展最活跃最光明的领域之一。无线通信技术的发展日新月异，新理论、新技术、新方法不断涌现。 无线语音通信技术已经成为一种发展趋势在各个领域当中逐步得到应用，无线语音通信技术已经广

2、泛的应用在通信、计算机、自动控制、遥控 /遥测、医疗设备和家用电器等领域中。无线语音通信传输技术具有成本低、无需通讯电缆、不受应用环境限制、组态灵活、重构性强等优点，这使得无线语音通信技术有广阔的发展空间。 选题的意义： 当代科学技术日益向高速化、信息化、网络化发展，使得各种各样的制造业和通信业的设备除了可以与计算机连接外，还可以相互之间连接，从而实现设备之间相互联机的最具发展潜力的方式就是无线语音通信。与有线语音通信方式相 比，无线语音通信具有一系列优点，架设周期短，架设方便，通话质量好，保密度高等等优点。过去的无线数据传输产品需要较多的无线电专业知识和价格高昂的专业设备，而且传统的电路方案

3、不是电路繁琐就是调试非常困难，所以会影响用户的使用和新产品的开发。 nRF2401 系列高速单片无线收发芯片为短距离无线数据传输的应用提供了较好的解决方案，因为采用了低发射功率和高接收灵敏度的设计，因而可以满足无线管制要求，而且使用无需许可证，是目前低功率无线数据传输的最理想的选择，可广泛用于遥控装置、工业控制、无线通信、电信终端、车辆安全、家 庭自动化、报警和安全系统等等方面。本项目依照实验的目的和无线语音通信的优点，考虑各种情况和使用环境的不同，通过对多种芯片进行认真选择比较，并进行了详细的论证和思考，最终本设计选择了利用 SPCE061A 单1 片机的语音功能，借助于 nRF2401A

4、无线收发芯片，以实现简易的双向无线语音传输功能。 二、研究目标与主要内容 本项目实现的最终目标是设计出一个以 SPCE061A 单片机和以 nRF2401 为发射芯片的无线语音传输系统，实现各项指标；写成论文。在本项目采用了 SPCE061A 单片机作为硬件体系结构，完成所有硬件电路 的设计，现将本文的提纲安排如下： 论文提纲： 第一章 绪论 1.1 设计背景和设计的意义 1.2 设计总体方案及设计方案论证 第二章 无线语音通信 系统概述 2.1 无线语音通信 系统的功能分析 2.2 无线语音通信 系统的实现原理 第三章 无线语音通信 系统的硬件电路设计 3.1 SPCE061A 电路设计 3

5、.2 nRF2401 收发电路设计 第四章 无线语音通信 系统的软件实现 4.1 单片机控制的主程序的设计 4.2 录音子程序设计 4.3 放音子程序设计 第五章 系统调试 5.1 Keil C51 介绍及使用 5.2 系统调试中所遇到问题及解决方案 第六章 总结与展望 附录：设计的电路原理图和程序代码 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 研究方法、研究手段 ： 在设计期间，利用硬件电路和软件设计进行仿真和调试。硬件电路采用 SPCE061A单片机和 nRF401 发射芯片。 nRF401 发射芯片将射频、 8051MCU、 9 通道 12 位 ADC、外围元件、电感和滤波器

6、全2 部集成到单芯片中，并采用 2.4GHz 频带和 0.18 m工艺可提供 ShockBurst、 DuoCeiver、片上 CRC 以及地址计算编码 等功能。 nRF2401 工作在 2.4 2.5GHz 的 ISM 自由频段，能够在全球无线市场畅通无阻。芯片能耗非常低，以 -5dB m 的功率发射时，工作电流只有 10.5mA，接收时工作电流只有 18mA，多种工作模式使节能设计更方便。 SPCE061A 是凌阳科技的一款 16 位微控制器，内嵌 32K 的闪存（ FLASH）。 SPCE061A 为语音产品而集成了 ADC、 DAC、 AGC 等，还具有 n 项内积运算指令，较高的处理

7、速度使 unSP 能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是语音应用领域的一种最经济选择。 技 术路线、实验方案： 整个系统的结构如 错误 !未找到引用源。 所示，系统由 SPCE061A 和 nRF 无线射频模块构成，为了方便描述，命名为 A 套和 B 套。两套的硬件结构和软件设计是完全一致的。 硬件部分，采用 SPCE061A 自带的 ADC，通过其 MIC 通道将语音转换为数字量；按照一定的格式编码后通过 nRF 无线模块将编码数据发送出去；另一端通过无线模块接收到来自发射端的编码数据，并对之进行解码，解码后的数据通过 SPCE061A 自带的 DAC 输出，实现声音的还 原。 6 1 板

8、 6 1 板n R F n R F语 音 输 入A 套 B 套语 音 输 出语 音 输 出 语 音 输 入分 时 占 用K 1 K 1图 1系统整体框图 软件部分：为了便于分析，将系统分为 3 种工作状态：等待状态、录音状态、放音状态。程序运行后， A 套和 B 套均处于等待状态，在等待状态下可以通过按键进入录音状态；进入录音状态后进行录音并将压缩后的数据发送；另一端在接收到数据后进入放音状态，接收数据并进行解码。通过改变按键的状态可退出录音状态，停止录音和数据发送；另一端在一定时间内接收不到数据即退出放音状态。 3 种状态间的切换关系如下 ： 3 等 待 状 态录 音 状 态 放 音 状 态

9、Key1释放Key1按下接收到数据无数据接收图 2 系统状态切换图 四、参考文献 1 罗亚非 .凌阳 16位单片机应用基础 .M.北京：北京航空航天大学出版社 2 凌阳大学计划网站 3 nRF2401A Product Specification.pdf ww.nvlsi.no 4 赵佩华单片机接口技术及应用北京： 0t 械工业出版社， 2003 5 绕庆和 MCS 一 51 单片机实用技术北京：电子工业出版社， 2003 6 沈 红卫单片机应用系统设计实例与分析北京：航空航天大学出版社， 2000 7 施威铬 PIC 单片机轻松入门北京：清华大学出版社， 2001 8 周明德著微型计算机系

10、统原理及应用，清华大学出版社 9 黄涛 胡宾 . 基于 SPCE061A 单片机的非特定人语音识别设计 . 微计算机信息 . 2006 年 8 期 10 王和顺， 黄惟公 . 基于 SPCE061A 的语音识别系统的研究 . 计算机工程与设计 , 2004 11 Zhao Shiqiang Jing Bingli Zhao Man. Application and Exploitation of the 16 Bits Single Chip Processor SPCE061A J. International Electronic Elements, 2003 - 12 L Cheng-

11、fei, R ZHANG .Communication Realization of Wireless Greenhouse Measuring and Controlling System Based on nRF2401A. Journal of Agricultural , 2008 - 4 五、研究的整体方案与工作进度安排 （内容、步骤、时间） 第一阶段（ 2010.11.03 2009.11.15）： 资料收集、了解 SPCE061A 单片机的驱动方式 第二阶段 2010.11.16 2010.11.20）：文献查阅、 NRF2401A 的工作方式 第三阶段（ 2010.11.21

12、 2010.11.25）：资料收集、文献查阅、并完成外文资料翻译 第四阶段（ 2010.11.26 2010.11.30）：资料收集、文献查阅、并完成文献综述 第五阶段（ 2010.12.01 2011.01.31）：无线语音通信系统硬件电路设计 第六阶段（ 2011.02.01 2011.03.20）：完成开题各项工作，设计无线语音通信软件设计 第七阶段 (2011.03.21 2011.04.30): 调试系统，论文修改定稿，完成其它相关文档 第八阶段（ 2011.05.01 2011.05.14）：准备毕业答辩 材料 六、研究的主要特点及创新点 传统的关于短距离无线语音通讯的 3 个标准

13、是蓝牙（ Bluetooth）， 802.11（ Wi-Fi）和 IrDA，另外还有最近出现的 UWB 和 ZigBee。和以上相比，基于 nRF2401 无线收发芯片和 SPCE061A 单片机开发的新一代短距离无线语音通讯方式具有明显的优势。 nRF2401芯片和蓝牙芯片一样，都工作在 2.4Ghz 自由频率，能够在全球无线市场畅通无阻。nRF2401 支持多点通信，最高传输速率超过 1Mbit/S，而且比蓝牙具有更高的传输速度。它采用 SoC 方法设计，只要少量外围 元件便可组成射频发收电路。与蓝牙不同的是，nRF2401 没有复杂的通信协议，他完全对客户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是， nRF2401 比蓝牙产品更便宜。所以这个设计方案是业界体积较小，功耗较小，外围元件最少的低成本射频系统。