基于STM32的對講機設計

譚明妍，周 英，全俊宏，王 郁

（廣東技術師范大學天河學院 電氣與電子工程學院，廣東 廣州 510000）

對講機是一種在不需要任何網絡的情況下，仍然可實現一對多、多對一無線通話的工具。目前我國的對講機產品技術含量和設計，都在朝著智能化、個性化、輕巧型的方向發展，以自主研發、科技創新為主線，挖掘國內的民用對講機市場[1]。

1 系統總體設計

1.1 對講機工作原理

本設計是半雙工對講機，工作原理：話筒采集語音模擬信號，模數轉換器（Analog to Digital Converter，ADC）將話筒（Microphone，MIC）采集的語音數字化，數字信號處理器將信號編碼，信號被調制后由數模轉換器（Digital to Analog Converter，DAC）將其模擬化，經由射頻發射器的天線發送出去；送出的信號由射頻接受器接收模擬信號，經由模擬轉換器數字化；然后數字信號處理器將信號進行解調和解碼，獲得數字信號；最后數字轉換器將其模擬化，并由喇叭發出，如圖1所示[2]。

1.2 對講機系統設計

整個對講機系統分為如下幾個模塊：無線語音及數據發送模塊電路的設計、語音功放電路的設計、STM32的信號控制模塊的設計、顯示電路的設計，如圖2所示。

2 硬件電路的設計

系統硬件電路設計主要包括STM32芯片主控制電路、顯示模塊電路、電源穩壓電路、功放電路等。

2.1 STM32芯片主控制電路

本設計的主控模塊采用的是STM32F103C8T6微控制器，作為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）控制模塊，該電路包括STM32F103C8T6芯片、時鐘電路以及復位電路。

圖2 對講機電路系統

2.2 顯示模塊電路

因液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）屏不能顯示中文，所以選用能顯示漢字的液晶屏。考慮到設計系統的升級和顯示效果等問題，采用1.44寸薄膜晶體管（Thin Film Transistor，TFT）液晶屏，選擇以串行外設接口（Serial Peripheral Interface，SPI）通信協議作為控制。該電路和0.96寸有機發光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）液晶屏的電路兼容。

2.3 電源穩壓電路

因本系統微處理器芯片的供電電壓范圍為2.0～3.6 V，如果直接使用5 V電源供電，可能會因電壓過高而燒毀芯片，因此本系統采用3.3 V穩壓管進行穩壓，保證工作電源的正常以及電流的充足。

2.4 功放電路

本系統中的語音信號經由喇叭輸出。為了輸出質量更好的語音信號，選用了LM393芯片組成的語音功放電路，最后經由喇叭輸出。LM393是一款雙電壓比較器集成電路的芯片，組成功放電路。系統整體電路如圖3所示。

圖3 系統整體電路

3 軟件程序設計

3.1 主程序設計

主程序是整個系統的主體部分。整個系統的所有功能實現都是在主函數中完成的，在此過程中主程序調用了各個子程序，主函數流程如圖4所示。

圖4 主程序流程

3.2 液晶顯示的軟件設計

在本設計中，通過TFT液晶來顯示信息，是通過調用函數如“void Show_Str(u16 x,u16 y,u16 fc,u16 bc,u8 *str,u8 size,u8 mode);”來實現的[3]，該程序流程如圖5所示。

圖5 液晶顯示函數流程

4 測試結果

無線對講機的開機界面：當語音發送按鍵沒按下時候，TFT顯示液晶屏顯示“正在接收”，此時無線對講機為語音接收狀態，否則為發送狀態。

該對講機測試的通信距離大約為500～1 000 m。本次設計采用集成設計模式，由無線語音對講及數傳模塊、控制系統模塊以及顯示模塊組成，如果將電路上各芯片的引腳應用完全，將會對以后進一步研發的功能擴展打造眾多的可能，并且電路簡單，操作簡便，容易開發。本設計的最終效果如圖6所示。

圖6 對講機實物