基于激光通信技術語音傳送裝置本科畢業設計-資料下載頁

【導讀】力強等優點而倍受軍事和航天領域的青睞。本文介紹了大氣激光通信的原理，以及激光通信系統的組成等。了單片機ATMEGA32的結構特點和其引腳配置，簡單說明它對音頻設置的實現。從而設計一款基于激光通信系統的語音傳送裝置。該論文介紹了系統的總體設。以及設計中的不足之處。

　　

【正文】 ( h a l f b a u d n u m )T x b y t e 右 移 一 位 b i t c n t 遞 減 b i t c n t = 1 ？返 回Y e s延 遲 到 u s ( b a u d n u m )P O R T D . 0 = ?t x b y t e 的 最 高 有 效 位為 1延 遲 到 u s ( b a u d n u m )Y e sN OY e sY e sN o 長春理工大學本科畢業設計 18 圖 4— 2 get 子程序流程圖 程序設計 為了測試我們的軟件 UART 和我們的硬件安裝程序，我們 寫 3 個程序， 一 個是用來測試 從發送端 發送和接收文本數據的系統 能力 。這 個程序 被稱為 測試程序 ，它包括 發送子程序 和 接收 子程序。另外兩個 程序 ，用來測試我們發 送 和接收音頻系統的能力。該 程序 傳輸音頻被稱為 音頻發送程序 ，它包括 發送子 程序 。收到 音頻 的程序 被稱為 語音接收程序 ，它包括 接受子 程序 。簡要說明 該 程序。 測試程序 正如 所說的 該程序 采用 了 發送 和 接收 子程序 ，其方法很 簡單的。 首先 我們 正確 的設置 PORTD 引腳 的 數據 流向 。我們 簡要說明了 1 停止位 的 使用 ， 然后，我們發送 ASCII 0x12 以清除 HyperTerm 窗口。最 后，我們進入一個執行 接收子程序的 無限循環 ， 然后 將 收到 的 字節 Rxbyte 傳輸給 傳輸字節 Txbyte ，然后執行一個 發送子程序 。 實質上無論什么回聲都是被軟件 UART 收到的 。我們的測試程序是用此程序安裝 2 個 ATMega32。我們將 一個 Mega32 的 軟件 UART 的 接收引腳連接（通過 RS232 ）到運行 HyperTerm 會議的計算機 ， 傳輸引腳連接到激光發射器電路。然后我們將連接 第二個 Mega32 的 UART 軟件 的 接收引腳 接到 光電二極管電路 ， 軟件 UART 的 傳輸引腳連接（通過 RS232 ）到運行 HyperTerm 會議 的 計算機。用戶 在 第一 個 HyperTerm 會議 輸入的信息 ， 可以 在第二 個 HyperTerm 會議看到出現。 音頻發送程序 該 音頻發送 程序 負責兩 件事 。首先是 在一個期望的頻率上采樣 麥克風電路的輸出電壓，二是 在 串行數據鏈路 上發送 8 位結果。這一過程中采用 Mega32 的 兩種功能：定時器 /計數器 0 和模擬數字轉換器（ ADC ） 。定時器 /計數器 0 基本上 用來 （通過使用溢出中斷）控制 ADC 轉換麥克風電壓 的 頻 率 。兩個中斷都參與了這一過程：定時器 /計數器 0 溢出中斷和 ADC 轉換完成中斷。定時器 /計數器 0時 鐘 分 頻 器 被 設 置 為 256 個， 它 有 效 地 產 生 一 個 時 鐘 周 期 的 ：s?166 2 5 0 012 5 61 6 0 0 0 0 0 01 ?? 該增值是 25621 。因此，每定時器 /計數器 0 溢出： s?3361621 ?? 另外一個任務則是 （ task1 ） 有效 執行定時器 /計數器 0 的 每一個 t1 溢長春理工大學本科畢業設計 19 出。這項任務 命令 ADC 在 ADCSR 寄存器中由 置位 6（ ADSC ）開始 單程 轉換（即采取樣本）。如果我們 想要 約 3kHz 的 采樣頻率 ，就要讓 task1 執行定時器 /計數器 0 的 每次溢出 ，然后 設置 T1 至 1 。 當 ADC 完成轉換 ， ADC 轉換 便 完 全 中斷。在中斷服務例程中 ，為了這個中斷 我們 傳送 8 位麥克風 的 電壓 結果 （在 ADCH ）給 傳輸字節 Txbyte ，然 后執行 在 串行數據鏈路 上一個 發送子程序 來 傳送 8 位電壓。因為 被 設置 給 ADC 的參考電壓 ARE是 5V 的 ，所以 ADC 所 產生 的 8 位電壓值介于 0 和 5V 之間 。 分別完成 定時器 /計數器 0 的初始化 、 ADC 寄存器 ，并說明 1 停止位 的 使用后 ，我們 進入 了無限的 while 循環。 語音接收程序 該音頻接收 程序 也非常簡單 ， 不需要使用任何定時器或模數轉換器。其唯一的責任是從串行數據鏈路 上 接收 8 位電壓值 并且每次 通過一個端口 破壞掉 掉 DAC電路 上的 8 位 信息。 由于這 個 語音接收程序 只需要 接收 子程序 。初始化 后 我們 就進 入一個不斷執行 接收子程序 的 無限 whlie 循環。 接受 子程序 執行前會等待開始位的 傳輸。 接受子程序 執行 后，下一個 程序 指令前， 我們通過 PORTB 破壞 掉 DAC電路 上 收到 的 字節 Rxbyte。 音頻設置 設置音頻 傳輸需要使用兩個 ATMega32 芯片。其中一個芯片 由發射機 代碼 音頻程序 編程，另一個由 接收器代碼 測試程序 編程 .發射器通過 ADC 輸入引腳（ ）連接到麥克風電路 ，并且 通過軟件異步傳輸引腳（ ） 連接到 激光發射器電路。接收器通過軟件 UART 的 接收引腳（ ）連接到光電二極管電路 并且 通過輸出端口 （ PORTB ） 連接到 數模轉換器電路。 長春理工大學本科畢業設計 20 結 論 該語音傳送裝置是基于激光通信技術設計的。 該裝置 可以 以 kbps 的速度 發送任意數據 。 最后，如果采樣率是 3 千赫 ，那么 kbps 的速度 就足夠快的把電壓值傳送給 我們 ， 所以最終 ， 波特率限制 并 沒有降低音頻 傳送 的質量。另一方面， 令 我們感到有些 意外 的 是 3kHz 語音的 8 位 音頻采樣是 那么差（ 即使 之前 我們 就預測到 它不會很 好 ） 。即 便是 在一些自由低通濾波 條件下 的音頻質量還是很差。 在 最后的系統測試 中，產生了 一些干擾， 干擾 并非來自我們系統 本身 ，也 不是來自其他裝置 ，干擾其實 來自于 人 。當我們測試我們的系統看它是否能夠跨室操作 時 ， 然而一旦 有人穿過激光束 時 傳輸 便 中斷。中斷 只 是 個 瞬間， 不會持久影響 。顯然，如果 我們把 這種激光通信系統 放在不會收到干擾的地方 ， 它的應用性很高 。 有人穿過激光束還會 帶來了另一個問題：安全。 因此 我們 要盡力 向 實驗室 中的每個人強調 其 危險 性 ，以確保沒有人 為了 研究激光束 時發生意外 。激光 的光束如果直接照射到 眼睛，對 眼睛是非常有害，所以我們必須非常小心。 語音傳送裝置應以廣泛應用，提高音質為發展方向， 連同以上所出現的問題都是應該繼續研究和思考的。 長春理工大學本科畢業設計 21 參考文獻 [1] 耿德根 .宋建國等 .AVR 高速嵌入式單片機原理與應用（修訂版） .北京：北京航空航天大學出版社 .20xx. [2] 黃世耀 . 激光的基本原理、類型及其應用 [J]. 中國科技信息 , 20xx,(01). [3] 張繼東 ,鄭寶玉 . 語音壓縮編碼標準 [J]. 通信技術 , 20xx,(05). [4] 極低速率語音編碼的新發展與應用 ； 郭莉 。郭麗紅 。王炳錫 。解放軍信息工程大學信息科學系 . [5] 謝嘉奎主編；《電子線路》；高等教育出版社 . [6] 王俊生 ,田波 ,崔一平 .大氣激光通信技術 [J ].電子器件 20xx (03) 28 (1). [7] 楊洋 ,等 . 1. 06μ m 激光的大氣傳輸特性 [J ] . 紅外與激光工程 ,1999 ,28 (1) :15～ 18. [8] The others use:Jameco [9] The well written Mega 32 datasheet [10] STK500 datasheet [11] Atmel App Note 305 Half Duplex Compact Software UART: . [12] LM139/LM239/LM339/LM2901/LM3302 Low Power Low Offset Voltage Quad Comparators， . 長春理工大學本科畢業設計 22 致 謝 在本文即將結束之際，我要由衷的感謝在我畢業設計階段，乃至大學四年學習生活中幫助過我的老師與同學。 本論文是在我的導師劉智老師的悉心指導下完成的。在本文的工作期間，導師對我的嚴格要求和熱誠關懷使我無論在知識的學習上還是在認識的視野上都收獲良多。導師強烈的事業心、循循善誘的教誨和對生活的真誠感悟令我終生難忘，成為我人生成長中永遠的財富。在此，向我的導師 劉智 老師致以 最崇高的敬意和最衷心的感謝！ 同時，我也要感謝在大學四年里教過和指導過我的老師們，他們平時的精心指導，讓我學會了很多知識，才能使我在這次的畢業設計中發揮自己的才能，順利的完成我的軟，硬件設計以及論文的撰寫。 在論文的完成過程中，我的同學們也同樣給了我莫大幫助與支持，與他們一起探討和互相學習給予我在論文工作中的許多啟示！無論是在學習上還是在生活中，他們都給了我很多的幫助和啟迪。在此一并表示由衷的感謝！ 由于本人知識水平有限，本設計難免會出現不妥之處，懇請各位老師同學批評指正，我會在以后的工作和學習中完善自己。