基于激光通信技术语音传送装置本科毕业设计(编辑修改稿)

基于激光通信技术语音传送装置本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

状态。 端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能。 端口 C(PC7..PC0)： 端口 C 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。 在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 C 处于高阻状态。 如果 JTAG 接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。 除去移出数据的 TAP 态外， TD0 引脚为高阻态。 端口 C 也可以用做其他不同的特殊功能。 端 口 D(PD7..PD0) ：端口 D 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。 在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 D 处于高阻状态。 端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能。 RESET ：复位输入引脚。 持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。 门限时间见 P35Table 15。 持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。 XTAL1 ：反向振荡放大器与片内时钟操作电路 的输入端。 XTAL2 ：反向振荡放大器的输出端。 长春理工大学本科毕业设计 7 AVCC ： AVCC 是端口 A 与 A/D 转换器的电源。 不使用 ADC 时，该引脚应直接与 VCC 连接。 使用 ADC 时应通过一个低通滤波器与 VCC 连接。 AREF ： A/D 的模拟基准输入引脚。 特点及功能 AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。 所有的寄存器都直接与算逻单元 (ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。 这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。 ATmega32 有如下特点 :32K 字节的系统内可编程 Flash(具有同时读写的能力，即 RWW)， 1024 字节 EEPROM， 2K 字节 SRAM， 32 个通用 I/O 口线， 32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的 JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器 / 计数器 (T/C), 片内 / 外中断，可编程串行 USART，面向字节的两线串行接口， 8 路 10 位具有可选差分输入级可编程增益 (TQFP 封装 ) 的 ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个 SPI 串行端口，以及六个可以 通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式时 CPU 停止工作，而 USART、两线接口、 A/D 转换器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止 CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有 I/O 模块的工作，以降低 ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态 ，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展 Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。 长春理工大学本科毕业设计 8 第三章 硬件电路电路设计 总体方案设计 麦克风连 接A \ DU A R TA T M E G A 3 2端口U A R TA T M E G A 3 2D A C扬声器连 接 连 接 激 光 发 射 器激 光 接 收 图 3— 1 总体方案设计图 如上图 （ a）所示， 该系统可以发送 波特率 的 任意数据。 如上所述 ， 该系统设置为传送语音数据。 麦克风 的 输入 是有一定条件的，即放大和偏置 ， 这样 以便充分 利用 8 位范围内的模拟数字转换器。 为了 尽量减少 出现间歇振荡， 并且还要 最大限度地 保证音 质 ，因此要花费 大部分的 时间 为 麦克风 的 输入优 化放大器。 模拟信号 一旦 通过 ADC 得到 数字信号，微控制器 便把信号传递给 UART。 根据串行协议 ， 在异步传输引脚 上 设置一个高低。 具备这 些 条件的 信号 就能 确保恒定电流 给 激光。 在接收端， 用 光敏三激管来 读取信号 ，然后 即将 被 关闭的信号经过了晶体管的 比较，产生 了 适当的高，低信号。 这些信号 是通过 异步读取的，并根据串行协议产生一个字节 ， 这字节 在端口 通过数模转换器发送， 最后 应用于扬声器。 长春理工大学本科毕业设计 9 硬件电路设 计 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J u n 2 0 0 9 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ P r o t e l 9 9 s e 汉化版 \ E x a m p l e s \ B a c k u p o f t o n g t o n g 4 1 . D D BD r a w n B y :32184AL F 3 5 3麦克风 图 3— 2 麦克风放大器 第一步是 将 传输 的 声音进行数字化 声波。 为此，我们 选择 使用驻极 体传声器。 从麦克风输出来的信号直接 由模拟数字转换器来阅读太低 ，所以需要有一个放大器。 在放大器 处理 信号 之前 ， 首先要 通过 电容 删除直流，然后通过一个分压器适当 的 偏置信号。 LF353 运算放大器用来 提高 信号 ， 电阻 调整其 增益。 麦克风的增益约为 50100。 长春理工大学本科毕业设计 10 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J u n 2 0 0 9 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ P r o t e l 9 9 s e 汉化版 \ E x a m p l e s \ B a c k u p o f t o n g t o n g 2 . D D BD r a w n B y :激光发射器 图 3— 3 激光驱动器 由 A / D 转换器 将 麦克风 输出 的信号转换成 8 位， 单片机 产生 相应 的位 去 传送（包括启动和停止位） ，并将其应用于 5V 和 0V 信号的激光驱动电路。 该晶体三极管在这 个电路为 5V ，并根据二极管和 电阻值 提供适当的电流。 长春理工大学本科毕业设计 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J u n 2 0 0 9 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ P r o t e l 9 9 s e 汉化版 \ E x a m p l e s \ B a c k u p o f t o n g t o n g 3 . D D BD r a w n B y :光敏三极管321411AL M 3 3 9 图 3— 4 接收器 光电二极管在不同的（遥远的）的位置检测激光脉冲。 信号 通过 比较 器得到确定的 5V 和 0V 电压 值， 然后被接给单片机 上的接收引脚。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J u n 2 0 0 9 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ P r o t e l 9 9 s e 汉化版 \ E x a m p l e s \ B a c k u p o f t o n g t o n g 4 . D D BD r a w n B y :32184AL M C 7 1 1 图 3— 5 激光驱动器 一旦信号通过数模转换器（未显示，它是一个简单的 过程 ） ， 便被升高电压然后再由 低通滤波 器滤波 （以 优化 音质）。 长春理工大学本科毕业设计 12 第四章 软件设计 半双工软件 UART 为了接收和发送文字和音频数据，我们决定实施 一个 效仿硬件 UART 的的工作方式的 软件议定书。 这意味着我们将发送 的 信息以数字形式通过串行数据链路。 激光。