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无线语音传输毕业论文.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.78M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    前　言
    第1章 STM32单片机简介
    1.1 STM32硬件框图
    1.2STM32单片机优点
    1.3 STM32互联型系列简介
    1.4STM32新系列产品的功能
    第2章 无线语音传输系统软硬件设计
    2.1 系统整体设计思想
    2.2 系统整体流程框图
    2.3 声音采集模块
    2.3.1 声音采集模块整体电路
    2.3.2 功放LM386介绍
    2.4 采样量化基本原理
    2.5 NRF24L01无线模块介绍
    2.5.1 NRF24L01无线模块电路图
    2.5.2 NRF24L01无线模块介绍及用法
    2.6 STM32 12位模数转换介绍
    2.6.1 ADC介绍
    2.6.2 ADC主要特征
    2.6.3 ADC开关控制
    2.6.4 ADC时钟
    2.6.5 通道选择
    2.6.5 单次转换模式
    2.6.6 连续转换模式
    2.6.6 可编程的通道采样时间
    2.6.7 外部触发转换
    2.6.6 DMA请求
    2.7 STM32 12位数模转换介绍
    2.7.1 DAC简介
    2.7.2 DAC主要特征
    2.7.3 DAC功能描述
    第3章 程序和电路调试及遇到的问题
    3.1 单独调试AD和DA时遇到的问题
    3.2 无线发射接收遇到的问题
    结　论
    谢 辞
    参考文献
    附　录
    外文资料翻译
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 无线语音传输系统设计 摘要 本系统采用 STM32 系列单片机作为主控制器，首先用驻极体话筒接收头将语 音信号收集并放大， 然后采用 STM32 单片机自带的 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 NRF24L01 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 STM32 单片机自带的 DAC 输出；再通过功率放大器 LM386 给音响放 大器的负载（扬声器）提供还原的波形实现声音的还原。在设计中为了便于操作 和观察，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，发射模块和接收模块均处于等待状态，发射模块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 AD 转换并将转换数据存储，通过按下另一个 按键结束录音并将数据发送；接收模块在接收到数据后进入放音状态，从而实现 语音的采集——传输——播放。 关键词：STM32 单片机，驻极体话筒，NRF24L01 无线模块，集成运放 LM386， 模数和数模转换 I
    洛阳理工学院毕业设计（论文） Wireless voice transmission system design ABSTRACT The system uses STM32 series single-chip microcomputer as a main controller, first with the electret microphone receives a speech signal collecting and amplifying head, and then the STM32 microcontroller with ADC, through the MIC channel voice conversion to digital quantity; according to a certain format encoded by NRF24L01 wireless module will be encoded data sent out; the other end through wireless the module received from the transmitting terminal of the encoded data, and the decoded, the decoded data through the STM32 microcontroller with DAC output; and then through the power amplifier LM386 for audio amplifier load ( speaker ) to provide restored waveform achieve sound reduction. In the design in order to facilitate the operation and observation, the system is divided into 3 working states: wait state, recording, playback state state. After the program runs, the transmitting module and receiving module are in a wait state, transmitter module in wait state through the keys into the recording state; entering the recording status after AD conversion and converting the data storage, by pressing another button to end recording and sending the data; receiving module in the received data into a playing state, to realize speech acquisition -- -- broadcast transmission. KEY WORDS: STM32 microcontroller, electret microphone, wireless module of NRF24L01 LM386, integrated operational amplifier, analog-to-digital and digital-to-analog conversions II
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 目 录 前 言.......................................................................错误！未定义书签。 第 1 章 STM32 单片机简介......................................................................... 2 1.1 STM 单片机的功能介绍............................... 错误！未定义书签。 1.1.1 DAC 电路设计与介绍.............................................................3 1.1.2 ADC 电路设计与介绍........................ 错误！未定义书签。 1.1.3 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 第 2 章 声音采集 ........................................................................................................................ 6 2.1 声音采集原理.......................................................................................... 6 2.1.1 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 2.1.2 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 2.2 声音采集电路设计............................................................................6 2.2.1 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 第 3 章 NRF24l01 无线模块介绍 3.1 NRF24L01 功能简介 23 3.1.1 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 3.1.2 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 3.2 ××××××..........................................................................................23 第 4 章 .....................................................................错误！未定义书签。 4.1 ××××××....................................................... 错误！未定义书签。 4.1.1 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 4.1.2 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 4.2 ××××××....................................................... 错误！未定义书签。 第 5 章 音响（喇叭+LM386 功放）....................... 错误！未定义书签。 5.1 ××××××....................................................... 错误！未定义书签。 5.1.1 ×××××× 错误！未定义书签。 III
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 5.2.2 ××××××............................................ 错误！未定义书签。 结 论.......................................................................错误！未定义书签。 谢 辞............................................................................................................25 参考文献.....................................................................................................26 附 录.......................................................................................... 27 外文资料翻译 50 IV
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 前 言 今天,随着通讯技术和信息技术的发展,人们对通信设备的要求越来越 高。人们越来越多的使用体积小巧、携带方便、功能强大的通信设备,无线 传输方式与有线传输相比有着诸多优点:无需架设电线,且覆盖范围广,不 受地理环境限制;语音信号的质量很高,误码率很低;在出现故障时能快速 找出原因,恢复正常运行;安全保密性能好。 随着数字集群通信在我 国不断地发展,数字集群终端的需求量将会逐 步增大。目前,国外厂商生产的终端价格都比较昂贵,超出了一般用户可以 承受的范围,因此 ,对于一线指挥调度工作的企事业单位,如何结合实际情 况,在现有成熟的移动通信产品和技术研究基础之上,推陈出新,优化技术 体制,做出多功能、价格适中的通信终端系统,具有很重要的意义。在无线 通信中，我们经常受到多方面的限制。比如：无线传输中带宽的限制及距 离方面的要求。特别是在无线语音传输中，带宽的限制及距离方面的要求， 我们必须对语音的数据信息进行压缩，即对语音数据进行编码。设计中主 要的问题在于AD转换时的采样频率和DA的转换频率的设置，以及无线的发 射速率的设置。设计中简要介绍了系统的硬件电路,对系统的软件实现进行 了详细设计:即采用模块化的设计思想,对各个功能模块的特点及功能进行 详细叙述,并着重说明各个功能模块软件实现的方法。最后,分别对系统的 硬件和软件部分进行了调试,指出了在调试过程中须要注意的关键点。本系 统是基于STM32单片机及NRF24L01无线收发模块，程序采用C语言编程并用 KEIL软件调试。 1
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 第 1 章 STM32 单片机简介 1.1 STM32 硬件框图 图 1-1 1.2 STM32 单片机优点 STM32 系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计 的 ARM Cortex-M3 内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型” 系列和 STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到 72MHz，是同 类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为 36MHz，以 16 位产品的价格 得到比 16 位产品大幅提升的性能，是 16 位产品用户的最佳选择。两个系 列都内置 32K 到 128K 的闪存，不同的是 SRAM 的最大容量和外设接口的组 2
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 合。时钟频率 72MHz 时，从闪存执行代码，STM32 功耗 36mA，是 32 位市场 上功耗最低的产品，相当于 0.5mA/MHz。 1.ARM 公 司 的 高 性 能“ Cortex-M3”内 核 ：哈 弗 架 构 1.25DMips/MHz, 而 ARM7TDMI 只 有 0.95DMips/MHz 单 周 期 乘 法 指 令 和 硬 件 除 法 指 令 中 断 的 延 迟 时 间 降 到 只 需 6 个 CPU 周 期 优 越 的 实 时 特 性 内 置 了 快 速 的 中 断 控 制 器 2.一流的外设 ：1μs 的双 12 位 ADC，4 兆位/秒的 UART，18 兆位/秒的 SPI， 18MHz 的 I/O 翻 转 速 度 低功耗： 在 72MHz 时 消 耗 36mA(所 有 外 设 处 于 工 作 状 态 )， 待 机 时 下 降 到 2μA 从 停 机 模 式 唤 醒 通 常 只 需 要 7us 时 间 而 从 复 位 状 态 启 动 只 需 55us 就 可 进 入 运 行 状 态 3.最 大 的 集 成 度 ： (1)内 嵌 电 源 监 控 器 ，减 少 对 外 部 器 件 的 需 求 :上 电 复 位 、低 电 压 检 测 、 掉 电 检 测 、 自 带 时 钟 的 看 门 狗 定 时 器 (2)一 个 主 晶 振 可 以 驱 动 整 个 系 统 ： 低 成 本 的 4— — 16MHZ 晶 振 可 驱 动 CPU、 USB 以 及 所 有 外 设 ； 内 嵌 PLL 产 生 多 种 频 率 ； 可 以 为 内 部 实 时 时 钟 选 择 32KHZ 的 晶 振 ； 内 嵌 出 厂 前 调 校 的 8MHZ RC 振 荡 电 路 可 以 作 主 时 钟 源 ；额 外 的 针 对 RTC 或 看 门 狗 的 低 频 率 RC 电 路 ；LQPF100 封 装 芯 片 的 最 小 系 统 只 需 7 个 外 部 无 源 器 件 1.3 STM32 互 联 型 系 列 简 介 全 新 STM32 互 连 型 （ Connectivity） 系 列 微 控 制 器 增 加 一 个 全 速 USB（ OTG）接 口 ，使 终 端 产 品 在 连 接 另 一 个 USB 设 备 时 既 可 以 充 当 USB 主 机 又 可 充 当 USB 从 机 ； 还 增 加 一 个 硬 件 支 持 IEEE1588 精 确 时 间 协 议 (PTP) 的 以 太 网 接 口 ， 用 硬 件 实 现 这 个 协 议 可 降 低 CPU 开 销 ， 提 高 实 时 应 用 和 联 网 设 备 同 步 通 信 的 响 应 速 度 。 全 新 互 连 型 系 列 还 是 STM32 家 族 中 首 款 集 成 两 个 CAN2.0B 控 制 3
    洛阳理工学院毕业设计（论文） 器 的 产 品 ，让 开 发 人 员 能 够 研 制 可 连 接 两 条 工 业 标 准 CAN（ 控 制 器 区 域 网 ）总 线 的 网 关 设 备 。此 外 ，新 系 列 微 控 制 器 还 支 持 以 太 网 、USB OTG 和 CAN2.0B 外 设 接 口 同 时 工 作 ，因 此 ，开 发 人 员 只 需 一 颗 芯 片 就 能 设 计 整 合 所 有 这 些 外 设 接 口 的 网 关 设 备 。 STM32 互 连 型 系 列 产 品 强 化 了 音 频 性 能 ，采 用 一 个 先 进 的 锁 相 环 机 制 ， 实 现 音 频 级 别 的 I2S 通 信 。结 合 USB 主 机 或 从 机 功 能 ，STM32 可 以 从 外 部 存 储 器（U 盘 或 MP3 播 放 器 ）读 取 、解 码 和 输 出 音 频 信 号 。 设 计 人 员 还 可 以 在 新 系 列 微 控 制 器 上 开 发 人 机 界 面 （ HMI） 功 能 ， 如 播 放 和 停 止 按 键 ， 以 及 显 示 器 界 面 。 这 个 功 能 使 其 可 用 于 各 种 家 庭 音 响 设 备 ， 如 音 响 底 座 系 统 、 闹 钟 /音 乐 播 放 器 和 家 庭 影 院 。 新 系 列 产 品 整 合 先 进 的 面 向 连 接 的 外 设 ，标 准 的 STM32 外 设（ 包 括 一 个 PWM 定 时 器 ）， 高 性 能 的 32 位 ARM Cortex-M3 CPU， 这 些 特 性 使 开 发 人 员 可 以 在 设 备 上 （ 如 家 电 、 楼 宇 或 工 业 自 动 化 ） 整 合 多 种 功 能 ， 如 马 达 控 制 、 用 户 界 面 控 制 和 设 备 互 连 功 能 。 其 它 目 标 应 用 包 括 需 要 联 网 、数 据 记 录 或 USB 外 设 扩 展 功 能 的 系 统 ，如 病 患 监 视 、销 售 终 端 机 、 自 动 售 货 机 和 保 安 系 统 。 包 括 新 的 互 连 型 系 列 在 内 的 STM32 系 列 微 控 制 器 具 有 多 种 配 套 软 件 和 开 发 工 具 ， 其 中 包 括 意 法 半 导 体 免 费 提 供 的 软 件 库 以 及 第 三 方 工 具 厂 商 的 广 泛 支 持 。 意 法 半 导 体 还 将 推 出 一 个 新 的 评 估 板 ， 目 前 正 在 向 大 客 户 提 供 STM32F105 和 STM32F107 互 连 型 系 列 的 样 片 1.4 STM32 新 系 列 产 品 的 功 能 STM32 互 连 型 系 列 产 品 分 为 两 个 型 号 ： STM32F105 和 STM32F107。 STM32F105 具 有 USB OTG 和 CAN2.0B 接 口 。 STM32F107 在 USB OTG 和 CAN2.0B 接 口 基 础 上 增 加 了 以 太 网 10/100 MAC 模 块 。 片 上 集 成 的 以 太 网 MAC 支 持 MII 和 RMII，因 此 ，实 现 一 个 完 整 的 以 太 网 收 发 器 只 需 一 个 外 部 PHY 芯 片 。 只 使 用 一 个 25MHz 晶 振 即 可 给 整 个 微 控 制 器 提 供 时 钟 频 率 ， 包 括 以 太 网 和 USB OTG 外 设 接 口 。 微 控 制 器 还 能 产 生 一 个 25MHz 或 50MHz 的 时 钟 输 出 ， 驱 动 外 部 以 太 网 PHY 层 芯 片 ， 从 而 为 客 户 节 省 了 一 个 附 加 晶 振 。 4
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