红外声音传输系统报告

技术报告红外声音传输系统

带队老师：董岩

参赛队员：郭春良

王亚伟

张春勇

组别：32组

时间：2012.7.2

红外声音传输系统技术报告

一、引言：

在电子消费领域当中，红外产品的使用较为普遍，它多用于简单的近距离控制，如家电，玩具，各种抄表系统。

红外通信过程主要由红外发射和红外接收两个过程，通常有两种实现方式。

第一种是将进入发射装置的模拟信号直接发送出去，模拟的电压信号的强弱转换成光强，接收端接收到光强的变化，进而将接收到的光强再转换成模拟电压或者电流信号，得到的信号跟发射的信号变化规律相同，这样就实现了通信。

另外一种方式是将要发射出去的模拟信号转换成数字信号，将数字信号送给红外发射电路，经该电路的调制转变成红外光信号在空中传输，然后红外接收电路收到该红外光信号，经过该电路的解调，将此红外光信号还原成可被单片机或其他处理系统处理的信号，由单片机或其他处理系统内部处理得到原来的数据编码。

红外通信有自己优点，比如其安全性高，但是也有一定的缺点，例如传输距离短等，但是红外通信有巨大的发展潜力，因此研究红外通信也有比较大的意义，所以我们选做了这个红外声音传输系统。二、任务及要求：

设计一红外语音传输系统，可将话筒收到的语音信息通过红外传输的方式传到2.5米以外的地方重放。

1．基本要求

（1）放大器1、2的增益为40db，增益可调。

（2）带通滤波器的带通300Hz-3.4kHz。

（3）实时实现语音传送，传输距离>20cm。

2．发挥部分

（1）将语音信号放大滤波后进行A/D采样并存储在存储器中，以数字量形式输出（串行）红外发射。红外接收并经过数字输入存在在存储器中，D/A转换输出语音信号，扬声器输出。传输距离1米以上。（2）声音可重放，在1、2的基础上传输距离2.5米以上。

（3）图形显示语音波形。

三、红外声音传输系统的整体设计思路：

【基础部分的设计：】

基础部分的实现就是用到了红外通信的第一种方式。

1、声音经过拾音器（即话筒）的微弱电压信号输入需进行放大和滤波，实现电压放大可以考虑使用运放，接成同相放大器或者反相放大器都可以实现要求，但是注意的是，从拾音器过来的电压信号非常微弱，极易被噪声淹没，以此输入放大之前要接差分放大电路以减小噪声干扰，经过差分放大电路之后的信号在接入放大器，实现电压信号的放大。

2、为了保证信号的质量，必须对放大的电压信号进行滤波，考虑到人说话的频率范围有限，也即达到设计要求时的带宽，应该做一个带通滤波电路，为了滤波的效果更好，可设计双电源供电的有源滤波器，使用的芯片可以使NE5532或者LM324，经过计算得出相应的元器件参数，可以使用仿真软件进行一下仿真之后再搭电路进行调试。

3、通过滤波器之后的模拟信号进入到红外发射装置，由于没有找到合适的红外二极管发射和接受装置，我们选用了其他频段的电磁波来实现无限发射和接受，通过光强实现通信，在接收端收到光强的变化，经过转换得到的是按照相同规律变化的模拟信号。

4、将模拟信号再用同样的过程进行放大和滤波。

5、要想从扬声器得到声音的重现，必须进行功率放大，所以需做功率放大电路，将经过滤波后的模拟信号放大之后，就可以就声音信号放出来。

【发挥部分的设计】

发挥部分的设计就是运用了红外通信的第二类方式，只要在基础部分上在一部分改进就可以实现，同时红外的发射和接收装置也必须改动，及使其能发射和接收数字信号。

1、要实现模拟信号向数字信号的变化，需要使用ARM控制进行采样，设计过程中需考虑设置AD（或DA）的分辨率、采样时间、以及如何做到存储问题。

2、红外发射和接收装置的实现需用到一对RPM882-Ｈ14，该器件能数字信号通过红外发射出去并实现接收。

四、红外声音传输系统分步实现：

【基础部分的实现】

1、拾音器输入信号

声音经过拾音器进入电路时要进行差分放大，减小噪声的干扰，确保声音信号能够进入电路。具体电路如下：

注：进过计算后用到的元器件大小如图所示

2、放大器的实现

反相放大器中加入变阻器，控制放大的增益，具体电路如下所示：

用到的主要运放是ＯＰ３７，其主要功能如下：

2、带通滤波器的实现

设计为带通滤波器，要求带宽为300Hz到3.4KHz，其由两部分构成，一部分是低通滤波器，一部分是高通滤波器，分别使用LM324n和5532和实现

（1）低通滤波器电路原理图如下：

注：进过计算后用到的元器件大小如图所示

元件参数计算方式大致如下：

上限截止频率：f H=1/(2Pi R C)=3.4K Hz

令R=330 O 则C=150nf

选增益Au=Ｒf/R1+1=1.2

取Rf=10K 则R1=62K

LM324N的主要功能如下：

四运算放大器

★LM324内部包括有两个独立的、高增益、

内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压

范围很宽的单电源使用, 也适用于双电源工作

模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电

压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增

益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

特点

★内部频率补偿

★直流电压增益高(约100dB)

★单位增益频带宽(约1MHz)

★电源电压范围宽：单电源(3—32V)；

双电源(±1.5—±16V)

★低功耗电流，适合于电池供电

★低输入偏流

★低输入失调电压和失调电流

★共模输入电压范围宽，包括接地

★差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

★输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)

LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式。

（2）高通滤波器的电路如下：