基于ISD4004集群电台通信模块设计

发布者:清新风华最新更新时间:2014-03-13 来源: elecfans关键字:ISD4004  集群电台  通信模块 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  本系统以单片机作为主要控制芯片,ISD4004作为语音录放芯片,配合相关外围电路和控制开关实现特殊场合下的隐蔽化通信。用户只需事先录制好所需语音,在工作时按下相应按钮,即可将该路话音由集群电台发出。各种集群手台车台,只要能够提供语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线,都能够与该模块配套使用。

  1 工作原理

  系统主要分为两大部分。一是在使用前的语音输入部分。即用户可以根据自己的实际使用需求,按需进行录音。通过系统的外围按键,在按动录音按钮之后,单片机通过SPI串行输入,告诉ISD4004芯片进入录音模式和录音的起始地址。麦克风输入的声音经过过滤和放大输入到ISD4004,实现了录音。另外一个部分是在使用的过程中,当工作人员需要说话的时候,可以按动相应的按钮播放语音。当用户动作之后,单片机通过SPI串行输入,告诉ISD4004芯片进入放音模式和放音的起始地址。同时单片机触发集群电台的PPT控制引脚,实现语音由ISD4004芯片向集群电台的输入与转发。图1工作模式示意图

  

工作模式示意图

 

  2 电路设计

  本系统电路设计如图2、3、4所示。

  

系统电路设计

 

  

系统电路设计

 

  当工作在语音输入模式时,按下录音按钮1,声音由麦克风输入,输入至三极管得到有效放大。再经过滤波输入至ISD4004的ANA IN+引脚中。ISD4004的语音信号由耦合电容输入,最大幅度为峰值32mV,耦合电容和本端的电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。此时,SS引脚与单片机P00引脚相连接,作为片选信号使用。MOSI(串行输入)引脚与单片机P01引脚相连接,单片机通过软件写入0xB0,即命令ISD4004工作在“从指定地址录音”状态,进行录音。录音完毕后,再次按下按钮1,将停止录音。

  而当工作在按键转发模式的情况下,按下按钮2,声音将经由ISD4004的AUD OUT口输出,连接至集群电台的MIC输入信号线。其中可并联两个不同大小的电容(测试中选用2.2μf和22μf),用来分别过滤线路中的高频和低频噪声。MOSI(串行输入)引脚与单片机P01引脚相连接,单片机通过软件写入0xE0,即命令ISD4004工作在“从指定地址放音”状态,系统将根据按键,送入不同的放音起始地址。ISD4004将实现自动放音,直至遇到EOM。放音状态下单片机的P10口直接驱动集群电台的PPT输入信号,通过软件将P10置为低电平,实现集群电台的PPT功能和声音转发。值得注意的是,不同的集群手台MIC输入阻抗不同,必要时需要调整ISD4004的输出阻抗。

3 软件设计

  程序设计如图5所示,ISD4004芯片在上电以后,将对芯片进行初始化。此时,STC89C52单片机将对外围连接的3×3控制矩阵进行按键检测,得到相应的两进制的数值。根据数值,单片机控制程序将自动判定是采取录音还是放音功能,并生成相应的语音起始地址。根据判定,单片机逐位地将SPI关键字写入MOSI引脚,即完成了单片机对于ISD4004的功能和起始地址的告知。在完成录音工作以后,ISD4004生成EOM中断。以后一旦放音遭遇到EOM时ISD4004将产生中断并输入至单片机外部中断INT0,回到起始点。[page]

程序设计

 

  鉴于保证程序较好的可读性和可维护性,编程采用了C语言。几个主要子程序如下:

  ISD4004 SPI写入子程序

  

ISD4004 SPI写入子程序

 

  

ISD4004 SPI写入子程序

 

  

ISD4004 SPI写入子程序
 
  4 调试环境

  本系统调试的硬件环境为隐蔽化通信模块与MOTOROLfA的MTH850手台相配合。软件环境是采用了KEIL,C的编程环境和STC-ISP的单片机烧录程序。具体内容如下:

  在硬件调试环境中,除了常规设置之外,还需要注意以下几个要点:

  (1)集群手台中语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线的选取。集群车台一般具备专用的数据接口,只要按照说明书就能够取出相应的信号引线,然而一般的集群手台不会具备明显的数据输入输出口,且各品牌的手台通常也采用不同的技术标准。但是无论是模拟集群手台或是数字集群手台,通常都具备了有线耳机麦克风接口。通过将该接线截断研究,可以得知其中四根导线的定义进而依次确定手台的语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线的具体位置。

  (2)集群手台的MIC接收灵敏度需要调整。所谓手台的MIC接收灵敏度是指手台的内置/外界麦克风在多少灵敏度下可打开工作。在灵敏度太低的情况下,将不能有效地触发起集群手台的PPT功能。经过实验证明,在通过手台耳机接口的情况下,如果需要触发起手台PPT功能,必须同时满足两个条件。一是外接PPT线需要置0(这个功能是通过C语言编程中的play()函数得以实现)。二是外界MIC线需有声音输入,即ISD40 04有声音输出。两个条件必须同时满足才能有效触发手台PPT功能。因此,在手台烧码软件里,可以适当提高MIC的接收灵敏度,避免因为灵敏度不够造成PPT无法触发的情况。

  (3)输出音质的调整。语音输出部分,通常单一电容进行杂音滤波。经过实验,单一小电容的杂音滤波效果一般。因此通过将一大一小两个电容并联的方法,分别过滤声音输出过程中的高音部分杂波和低音部分杂波。本项目中,电容的选择分别是2.2μf/50V和22μf/35V。实验证明,通过两电容并联以后,有效地改善了本产品的话音输出质量。

  (4)工作电源的落实。本系统中主要涉及到单片机的工作电压和ISD4004芯片的工作电压,它们分别为5V和3.3V。其中5V工作电压可通过4节1.3V可充电镍氢电池串联获得。经测试它的工作电压和工作时间满足日常要求。3.3V电压为ISD4004语音录放芯片专用。由于该芯片包含了模拟量与数字信号的互换过程,因此对电源的要求较高。本系统采用HT7133稳压电源芯片,提供稳定的3.3V直流输出。当然在条件允许的情况下也可以选择3V工作电压的单片机以简化电路。

  在软件调试过程中,有如下几个重点:

  (1)通过调用at89x52.h函数库,实现了单片机的外部接口与内部实际地址的有效映射。此举极大地减轻了主函数和功能函数的编程复杂度,同时提高了程序的可读性和可维护性。

  (2)通过有效设置单片机烧码程序,完成软件的编辑和烧录工作。在此项目中选用的软件是STC-ISP烧录软件,它是STC公司的单片机配合烧码软件。界面如图6所示。

  在KEIL C中完成C编程并生成有效的HEX十六进制文件后,只要依次进行MCU Type选择:选择相应的CPU类型,这里选STC89C52RC;

  COM口选择:选择电脑对应的COM口;

  波特率:最高115200,最低1200;

  双倍速:选择12T/单倍速

  其他选项默认即可。在完成选项设置后,选择“打开程序文件”后下载相应源程序,再点击“Download/下载”就完成了所有的单片机烧码工作。

  5 结束语

  本系统充分利用了各类集群手台的耳机麦克风一体化插孔,将ISD4004的高清晰语音录放和单片机控制功能相结合,成本较低,兼容性好,适用于各类模拟/数字集群设备的隐蔽化通信应用,可在特定的场合发挥出特殊作用。

关键字:ISD4004  集群电台  通信模块 引用地址:基于ISD4004集群电台通信模块设计

上一篇:多路温度自动巡检系统
下一篇:如何实现高精度高稳定性的DA输出

推荐阅读最新更新时间:2024-03-16 13:37

Witech工控机在自来水行业中的应用
在自来水行业中使用Witech的产品可以易于维护系统提高了效率。上位机主机采用工业PC机,并配备有打印机和大屏幕监视器。上位机系统软件的主要功能是通过通信网络实现上位机与下位机间的数据传输,以及将下位机实时采集的数据进行各种处理,包括存入数据库、进行流图显示、历史趋势图和棒形图还有数据表的显示及各种要求的报表打印输出。为完成以上功能,上位机系统软件分成以下六大模块。各模块之间相对独立,单独开发,但相互之间严格按照规定的协议开发,使整个系统软件模块结构清晰。 1.主模块:主要用于完成对整个系统各子功能的控制及调度。 2.流程图显示功能模块:主要完成各个工作区域的流程图和相应参数变化情况的显示。为了直观地反应全厂各生产装置及工
[嵌入式]
基于CC2531+CC2591的WSN节点通信模块设计
引言 随着社会的需求,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)以其低复杂度、低成本、低功耗、网络节点多等优点,在实际生活中的应用越来越广泛。尤其是一些片上系统(SoC)的出现,大大降低了无线传感器网络的开发难度。在应用这些片上系统进行无线传感器网络开发时,由于片上系统本身的无线通信部分的发射功率都很小(如CC2531的发射功率只有4.5 dBm),加上其接收灵敏度也固定在一定水平,这样就限制了无线传感器网络的通信距离,常见的传输距离为几百米不等。而在一些特定的应用环境中,要求网络节点间的安放距离达到一公里以上甚至更远。 本文介绍一种基于核心芯片CC2531的无线传感器网络节点设计,应用TI公司的
[测试测量]
基于CC2531+CC2591的WSN节点<font color='red'>通信模块</font>设计
基于IDP卫星通信模块的远洋船舶实时监控系统
针对远洋中无GPRS信号不能进行无线通信的问题,设计了以STM32F103VCT6单片机与IDP卫星通信模块为平台的远洋船舶实时监控系统。本系统具有高精准度、实时性强、全天候监控等特点。给出了系统的工作原理、硬件设计与软件实现方法,详细分析了中央控制模块、GPS定位信息采集模块、无线通信模块。实验结果验证了采用STM32F103VCT6单片机与IDP卫星通信模块设计远洋船舶监控系统的可行性。通过该系统,可实时监控远洋船舶的地理位置信息以及其他信息,最大限度地确保远洋船舶航运中的安全。 引言 本文采用ARM芯片作为控制核心,设计了一款以GPS定位模块与卫星通信模块为依托的远洋船舶实时监控系统。该系统能够按照用户要求定时上传远洋船舶的
[单片机]
基于IDP卫星<font color='red'>通信模块</font>的远洋船舶实时监控系统
单片机和MCP2510的CAN息线通信模块设计
  CAN(Controller Area Network)总线,即控制器局域网。由于具有高性能、高可靠性以及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。德国的Bosch公司最初为汽车监控和控制系统设计了CAN总线,现在,其应用已面向过程工业、机械工业、纺织工业、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN总线已经形成国际标准,并已经公认为是最有前途的现场总线之一。CAN总线规范已经被国际标准化组织制订为国际标准ISOll898,并得到众多半导体器件厂商的支持,推出各种集成有CAN协议的产品。CAN总线系统智能节点是网络上报文的接收和发送站,一般由单片机和CAN控制器或二者合二为一组成。   M
[工业控制]
单片机和MCP2510的CAN息线<font color='red'>通信模块</font>设计
基于蓝牙芯片的无线通信模块设计与开发
   1 引言   蓝牙技术是一个开放性的、短距离无线通信技术标准,它工作在全球通用的2.4GHZ ISM 频段,采用跳频扩频技术,可以用于近距离通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连,在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的数据和语音通信, 实现全方位的数据传输。   工业现场环境恶劣,有些地方工作人员甚至难以接近,特别是一些工业环境禁止使用电 缆(如超净或真空封闭的房间)或者很难使用电缆来传送数据(如高速旋转的设备、高空设备、不适于布线的强腐蚀恶劣环境),这时采用蓝牙等无线通信技术代替电缆来实现现场设备与监控网络间的数据传输就能有效解决上述问题。为此本文针对工业现场设备、接入点、手操器等设计
[嵌入式]
主动式微波RFID系统模块设计
  1 引 言   射频识别(RFID)是利用射频频段实现非接触双向通信进行识别和交换数据的一种自动识别技术。根据射频卡的数据调制方式可分为主动式和被动式2种。主动式RFID系统由于其信息实时性强、数据容量大、读写速度快、可远程读取等优点适用于供应链管理、军事物流、实时定位系统等领域。过去由于主动式射频卡体积和功耗较大、电池寿命有限等因素,严重限制了主动式RFID系统的应用和普及;近年来,得益于微型集成电路技术和微机械加工制造技术的进步,微型智能射频卡得到了发展,在低功耗IC技术方面的突破,为发展小型、低功耗主动射频卡创造了条件。   本文以新型射频芯片nRF905为例,设计了一个工作在微波频段的主动式射频识别系统,给出了
[网络通信]
广和通公司H330系列无线通信模块
近日,广和通公司发布了H330系列WCDMA/HSDPA/HSUPA/HSPA+ 无线通信模块,该系列模块基于Intel XGold626/625平台,最大下行速率达21Mbps,最大上行速率达5.76Mbps。H330 Q50-00是国内唯一一款同时支持21Mbps下行速率,语音和数据功能的高速3G模块。 H330系列模块支持多种频段组合:WCDMA/HSUPA/HSDPA/HSPA+ 四频850/900/1900/2100,双频900/2100(850/1900)和单频850/900/1900/2100,四频H330模块可支撑用户产品的全球部署,单频H330模块以其极具竞争力的价格,满足区域性消费电子市场的需求。H330系列
[网络通信]
AVR单片机的串口转FSK的通信模块设计
随着信息技术与网络技术的飞速发展,信息交互应用业务给人类生活带来更多的便利,信息终端表现出巨大的市场潜力。但是由于终端用户环境不同,用户信息交互方式可能不同,目前常用的有IP方式、FSK方式以及无线通信方式等。为了能够提高终端市场竞争力,减少系统开发成本投入,通信模块与终端程序独立设计是较为理想的解决方案。本文采用ATmega48芯片及CMX865芯片实现FSK通信模块,基于此模块,用户与业务平台之间进行FSK信息交互,相对于终端来说就是简单的串口通信。 1 ATmega48介绍 ATmega48是基于AVR增强型RISC(精简指令集)结构的高性能、低功耗的8位CMOS微控制器。微控制器具有可控制的上电复位和可编程的掉电检测
[单片机]
AVR单片机的串口转FSK的<font color='red'>通信模块</font>设计
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
设计资源 培训 开发板 精华推荐

最新单片机文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved