一種紅外音頻傳輸實驗系統設計

王頔++郝子強++張晨潔

摘 要：該文提出了一種紅外音頻傳輸實驗系統設計方案，即語音信號通過麥克輸入，經過放大濾波后，由單片機對信號進行A/D采樣，得到的數字信號存儲到Flash中，再將信號調制后由串口發送到紅外發射管，將信號發送；接收端由紅外接收管接收解調后經串口輸入存到單片機Flash中，再由單片機進行D/A轉換，對轉換后的模擬信號進行放大濾波，經揚聲器發送出。選用STM32單片機作為處理器，成本低、易實現、適合學生在實驗室中學習應用。

關鍵詞：紅外傳輸 放大濾波 STM32單片機

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0070-02

隨著高等學校實驗教學的不斷改革，突破以往傳統模式下的基礎實驗內容，開設更能調動學生學習興趣，融合多門課程多種知識點的綜合設計性實驗題目已經成為了實驗教學中的一項重要手段。紅外音頻傳輸實驗系統涵蓋了音頻采集、信號處理、單片機原理等多個知識點，目前已受到各高校電子信息類專業的重視，廣泛應用于實驗教學中，對加深學生的理論知識理解和增強實際動手操作能力的培養具有重要意義和價值。

1 紅外音頻傳輸實驗系統總體設計

語音信號通過麥克輸入，經過同相放大器進行放大，再經帶通濾波器對放大后的信號進行濾波，經紅外發射管發射，接收端由紅外接收管接收，經同相放大器放大，帶通濾波器濾波后再由功率放大器放大經揚聲器輸出。系統原理框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 中央控制模塊

該文提出的紅外音頻傳輸實驗系統采用STM32單片機作為中央控制單元。該款單片機資源豐富，內部集成了AD、UART、SPI等常用模塊，抗干擾能力強，運行穩定可靠，其主頻最高可達72M，運行速度遠遠高于普通51單片機。使用STM32作為本系統的控制器可大大簡化系統復雜度。

2.2 語音信號放大模塊

本系統選用NE5532芯片作為語音信號放大模塊核心器件。NE5532是高性能低噪聲雙運算放大器（雙運放）集成電路。輸入的語音信號需要經過同相放大器進行放大，如圖2所示。聲音信號由NE5532的3腳（同相輸入端）輸入，輸出經R9和R10反饋回輸入端。本系統選擇R12=1K，R9=10K，R10為100K滑動變阻器，從而實現增益可變。

2.3 有源帶通濾波電路

圖3為帶通濾波電路，其中R4、C6組成低通網絡，C1、R6組成高通網絡，兩者串聯就組成了帶通濾波電路。

2.4 紅外通信模塊

為使發射的功率較大，發射距離較遠，選擇9個紅外發射管作為發射，我們采用的功率較大的三極管TIP41。但該三極管的放大倍數過低，因此需要在前級加一路放大，用LM386的輸出對三極管驅動，又由于LM386具有很強的功率放大作用，為了防止三極管飽和，在LM386輸入端加滑動變阻器對輸入信號進行衰減，這樣就能很好地驅動三極管。如圖4所示為紅外發射電路，圖5所示為紅外接收電路。

3 結語

該文提出了一種紅外音頻傳輸實驗系統設計方案。通過實驗證明該系統可以較好地完成語音信號的采集、處理、發射、接收、還原。滿足電子信息類學生綜合設計性實驗的要求，且成本低、易實現。

參考文獻

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