红外线语音通信系统毕业设计论文(编辑修改稿)

红外线语音通信系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

滤掉频率超过 2020hz 的语音信号经过由 LM358 和一个电容以及二极管组成的 RC 电路放大后推送到红外线发射管，由于发射管的发射强度与通过其电流由红外发射管转化为光信号进行传输成语音信号 的大小改变其亮度。 红外线的接收部分：红外线接收管被语音信号调制的红外光照射到的时候，在红外线接收管这侧产生一个与语音信号变化规律相同的电信号，经 S9013 进行电压放大再经过有源低通滤波 LM358 和有源高通滤波 LM358 以及放大倍数较大的 LM386 进行功率放大后进行放大，并将电信号信传至扩音器和耳机转化成为我们可以听到的声音信号，在这里呢，为了避免语音采集器与扬声器会产生一个共鸣，我加了一个开关，可以选择用耳机来听传输过来的语音信号也可红外线语音通信系统 6 以选择用扬声器来听取所传输过来的信号。 发射部分电路设计 发射部分框图 图 红外线发射部分系统框图 红外线发射电路部分主要由四个部分组成，语音信号的采集，使用 LM358对电信号进行电压放大，之后再过滤放大，最后由红外线发射管发射出去。 发射部分电路 图 发射部分原理图 如图 所示，再语音信号输入后先通过一个由 LM358 对信号进行放大，然后在通过使用 LM358 和电容以及电阻组成的 RC 电路，进行滤波，把高于2020hz 的信号过滤掉，最后交由发射管发射出去。 接收部分电路设计 接收部分框图 图 接收部分系统框图 红外线接收电路主要由红外接收管，电压放大和滤波电路，以及语音输出部分组成，当红外线接收管接收到信号后，通过 LM386 对信号进行滤波放大，通过喇叭或者耳机把语音输出。 语音信号输入入如 LM358电压放大 滤波电路 红外发射管 红外线接收管 电压放大 语音输出 滤波放大 红外线语音通信系统 7 接收部分电路 图 接收部分原理图 如电路图 所示，接收部分由红外接收管接收到信号后，输入到 LM386中进行放大和滤波，再传输到语音接收器 ——耳机或者喇叭，接收电路中的C12， C13 同样也是对电源部分起到滤波的作用，即当接收管接收到信号引起压变化时，通过比较器比较后输出高低电平使指示灯会闪烁，于是 红外接收管的亮度就起到了信号指示的作用。 红外线语音通信系统 8 2 基于红外线的语音发送接收系统的模块设计 发送端语音采集电路 驻极话筒其实通俗一点讲可以说是一个麦克风。 它具有以下几个优点：体小、性能好、价格低。 在早期的录音机、无线话筒以及声控电路中应用比较广泛。 但是由于其输入和输出场效应管阻抗较高，一般要在话筒的外壳当中设置一个场效应管作为转换器，在工作当中需要直流工作电压。 上面我们说到话筒的外壳里需要一个场效应管，那么我们使用的话筒其实就是由声音信号和电信号的转化以及阻抗变换两部分组成的。 我们输入 的语音信号转化为电信号关键元件就是驻极体振动膜，这个关键膜片是一片极薄的塑料膜片，然后再经过高压电场驻极后，两个极薄的塑料膜片上就会分别驻有异性电荷 [5]。 膜的膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连。 塑料膜片的另外一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔开。 蒸金膜与金属极板之间形成一个电容。 当驻极体膜片遇到声波振动也就是有语音信号时，电容两端的电场就会发生变化，交替变化的电场电压变化与语音信号的变化和声波。 隔膜和金属板之间的电容是相对较小，通常数万 pF。 因此其输出阻抗值非常高 （ Xc = 1 / 2 ~交变 ） ，约几十个兆 以上。 这个高阻抗不直接与音频放大器。 所以有一个需要访问的麦克风转换阻抗结型场效应晶体管。 访问场效应晶体管的优点是输入阻抗、低噪声、高系数。 常见的场效应晶体管有三个电极包括 ： 源（ S），（ G）门和排水 （ D）。 我这里是使用特殊的场效应电极和栅极之间加上一个二极管管内部来源。 二极管场效应晶体管信号强烈影响保护功能是目的。 场效应晶体管门与金属板。 通过这种方式，驻极体麦克风的输出行有三个。 一般用蓝色塑料排水管道 D，红色的塑料线和连接金属编织屏蔽线 [8]。 驻极体麦克风一般动圈式麦克风和电容式麦克风的声音。 在设计中 ,我使 用是电容麦克风的声音。 工作原理的电容式麦克风使用电容器的充电和放电的原理 ,压力振动感应语音隔膜，从而改变电极间的电压，然后我们输入语音信号转换为电信号，以方便我们低于功率放大和传输。 电容麦克风没有声音线圈，由于没有音圈，隔膜和非常薄，所以，即使是很弱的声音也会感应非常敏感，可以转换为电信号。 驻极话筒其实通俗一点讲可以说是一个麦克风。 它具有以下红外线语音通信系统 9 几个优点： 体积 小、性能好、价格低。 在早期的录音机、无线话筒以及声控电路中应用比较广泛。 但是由于其输入和输出场效应管阻抗较高，一般要在话筒的外壳当中设置一个场效应管作为转 换器，在工作当中需要直流工作电压。 上面我们说到话筒的外壳里需要一个场效应管，那么我们使用的话筒其实就是由声音信号和电信号的转化以及阻抗变换两部分组成的。 我们输入的语音信号转化为电信号关键元件就是驻极体振动膜，这个关键膜片是一片极薄的塑料膜片，然后再经过高压电场驻极后，两个极薄的塑料膜片上就会分别驻有异性电荷。 膜的膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连。 塑料膜片的另外一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔开。 蒸金膜与金属极板之间形成一个电容。 当驻极体膜片遇到声波振动也就是有语音信号时，电容两端的电场就会发生变化，交替变 化的电场电压变化与语音信号的变化和声波。 隔膜和金属板之间的电容是相对较小 ,通常数万 pF。 驻极体麦克风一般动圈式麦克风和电容式麦克风的声音。 在设计中 ,我使用是电容麦克风的声音。 工作原理的电容式麦克风使用电容器的充电和放电的原理，压力振动感应语音隔膜，从而改变电极间的电压，然后我们输入语音信号转换为电信号，以方便我们低于功率放大和传输。 电容麦克风没有声音线圈，由于没有音圈，隔膜和非常薄，所以，即使是很弱的声音也会感应非常敏感，敏感地可以转换为电信号。 音频放大电路的概述以及所用元件的介绍 使 用到的元器件的介绍 音频放大电路首先就经过一个可变电阻，通过对可变电阻的电阻阻值的调节，来改变功率放大器放大的倍数， LM358 是一个双运算放大器，内部包括两个独立的、高增益的放大器，它比较适合于单电源的使用，使用的范围包括传感放大器，直流增益模组，音频放大电路，工业上的一些控制等等。 LM358 的封装有 8 引线双列直插式和贴片式。 LM358 拥有以下几个特性： 内部频率补偿特性 直流电压增益高特性 （ 约 100dB） 单位增益频带宽特性 （ 约 1MHz） 红外线语音通信系统 10 电源电压范围宽特性：单电源 （ 3V—30V） 双电源特性 （ 177。 一 177。 15V） 低功耗电流特性，适合于电池供电 低输入偏流特性 低输入失调电压和失调电流特性 共模输入电压范围宽特性，包括接地 差模输入电压范围宽特性，等于电源电压范围 输出电压摆幅大特性 参数特性 输入偏置电流特性 输入失调电流特性 输入失调电压特性 输入共模电压最大值特性 共模抑制比特性 电源抑制比特性 87651234O u t p u t 1O u t p u t 2I n p u t 1 （ ）I n p u t 1 （ + ）I n p u t 2 （ ）I n p u t 2 （ + ）V c cG N D 图 LM358 引脚功能 红外线语音通信系统 11 放大电路 图 前级电压放大电路 从电路图上，可以看到在这里用到的音频放大 电路主要有 LM358 电阻还有电容组成的，在实际的电路当中，我使用的是可调电阻，通过调节电阻的阻值。 来影响放大倍数， 前面我们已经用话筒把输入的语音信号转化为电信号，所以在这一电路当中我们就需要把当期的电信号放大，以便于在传输的过程当中不断的进行放大和过滤。 在这里使用 LM358，是因为 LM358 是双运算放大器，在语音传输的过程当中，最为重要的就是对声音信号的处理，怎么样能把声音信号完好的，噪声小的传送到接受端。 发送端低通滤波器 低通滤波器的概述 低通滤波器可以简单的理解为：通常认为的给它设 定一个频率点，当输入端出传输过来的频率不高于我们设定的频率是可以通过。 如果高于设定的频率则不能通过，这个频率点我们也成为截止频率，因为这个滤波器内部只能让低于截止频率的信号通过所以我们称之为低通滤波。 在这里使用的就是最简单的低通滤波电路用一个可变电阻和一个电容以及一个 LM358 组成了一个 RC 低通红外线语音通信系统 12 滤波器。 滤波器是一种能使我们需要的频率信号通过而同时抑制（或衰减）我们不需要的频率信号的电子电路或装置。 在我们通常的课程设计当中，经常使用的它对 信号处理 ， 数据传送 或抑制干扰等的作用。 在以前的课程设计当中我们使用到的滤波器主要采用 无源元件 R、 L、和 C 组成，那么到目前，我们一般用 集成运放 R、 C 组成，常称为 有源滤波器。 在一个实际的电子系统中，有时输入信号往往受干扰等原因而含有一些不必要的成分，应当把它衰减到足够小的程度。 而在另一些场合，有时我们需要的信号和别的信号混在一起，应当设法把我们需要的信号挑出来。 要解决这些问题都需要采用有源滤波器。 所以这就引出了滤波器的进一步发展，人类一直的不断的进步，一步步使用科技来改变我们的生活，那么就像是这次的课程设计当中我们 用到的滤波器，就是为了更好的能够方便生活，提高无线通信的方法。 滤波电路 图 RC 低通滤波器 图 是本次设计使用的滤波电路，由一个电阻和电容组成，所谓滤波器上面我们已经介绍过了，它的作用就是过滤掉我们不需要的信号， 在这里设定的截止频率就是人耳所能听到的最大频率，我们设定的截止频率为 20200hz。 把高于最大频率的信号都过滤掉，使发射出去的信号都为我们可以接收听到的。 红外线发射与接收电路 外线发射管或 着说 红外发光二极管， 他们 属于 同一 类。 可以 直接把电能转换成近红外光转换，可以 过滤。 它主要用于光电开关，触摸屏和遥控发射机。 红外线发射管与普通发光二极管的结构，内部是实现的原理是差不多的，但不红外线语音通信系统 13 同的是使用的半导体材料不一样。 红外发光二极管通常使用砷化镓 （ 砷化镓 ） 、砷化铝镓 （ GaAlAs） 等材料，并且一般都使用全透明或淡蓝色、黑色树脂。 驻极体麦克风一般动圈式麦克风和电容式麦克风的声音。 在设计中，我使用是电容麦克风的声音。 工作原理的电容式麦克风使用电容器的充电和放电的原理，压力振动感应语音隔膜，从而改变电极间的电压，然后我们输入语音信号转换为电信号，以方便我们低于功率放大和传输。 电容麦克 风没有声音线圈，由于没有音圈，隔膜和非常薄，所以即使是很弱的声音也会感应非常敏感，可以转换为电信号。 接收端前级电压放大电路 随着电子和计算机测量的发展，三极管广泛应用于集成电路，三晶体管特性也因为不同需求的而进行不断的改变，晶体管的倍数也不同。 我们在课堂上所做过的三极管实验的设计的目的是在实现放大电路的两种类型的晶体管。 实验电路由电源电路、三极管管类型判别电路、三级放大多个因素决定电路采用电压比较器的选择，生成电路、波形选择电路和电路是由 5 个部分组成的。 针对实验电路大致确定晶体管模型和放大的大致范 围，分别实现三极管管式的判断，判断原理，电源电路设计功能等等。 在此次的电路中我们使用的三极管共射电路是最常用的三极管放大电路连接的应用程序，通过晶体管的基极和发射极输入信号，从集电极和发射极输出。 因为发射是极为常见的地面，所以称为共发射极放大电路。 对于这种最常用的放大电路，需要掌握以下内容： （ 1）三极管结构，三极管，电流之间的关系曲线，扩增条件。 （ 2）元器件的作用，电路模块的作用，以及电压放大的系数，还有语音信号的输入和输出的信号电压和相位关系，交流和直流等效电路图等等。 （ 3）静态工作点的计算，电压放大倍数的计算。 红外线语音通信系统 14 图 接收端电压放大电路 如图 所示，在接收端使用的电压放 大电路，与在发射端的电压放大电路是相同的原理。 都是启到一个前级的电压放大的作用，在接收到的电信号的过程当中，首先进行放大，是为后边的处理更加的方便。 所以使用的电路的设计模式是相同的。 接收端有源低通滤波和有源高通滤波电路 早在 20 世纪 70 年代初。