嵌入式无线楼宇对讲系统的应用研究

摘要

楼宇对讲系统是住宅建设中不可缺少的组成部分，本论文围绕研制一种满足现代楼宇建设需要的无线对讲系统而开展应用研究。 嵌入式无线楼宇对讲系统是嵌入式技术和无线通信技术的有机结合，该系统由单元门主机和用户分机两大部分组成。单元门主机为楼下单元门对讲系统，主要功能是呼叫正确的用户分机，接收、发送无线通信数据，开启电控门锁等。硬件组成上包括开关电源电路、微控制器电路、无线通信电路、振铃电路、键盘扫描电路、语音输入电路、语音输出电路和继电器控制电路。用户分机为楼上用户终端，主要功能是识别主机呼叫地址，建立或切断无线通信，启动继电器等。硬件组成上包括微控制器电路、无线通信电路、振铃电路、语音输入电路、语音输出电路、摘机控制电路和继电器按键电路。本论文所采用的核心控制微处理器芯片为AVRmega8，用其控制nRF2401无线通信模块及其外围电路，实现了楼宇无线对讲功能。 嵌入式无线楼宇对讲系统的软件开发采用AVRGCCIDE开发平台，应用C语言为开发工具，编写了完整的系统代码。尽管nRF2401无线通信模块对用户是透明的，但仍需建立一定的软件通信协议。论文中提出软件方式实现半双工通信模拟双工通信的方法，将其应用到实际系统当中实现了一点对多点的无线通信。 在论文的最后对软件与硬件统调的过程进行了阐述，对论文开始提出的各项指标都给出了相应的测试方案和实现过程。通过测试表明：本系统软硬件工作正常，能够实现无线对讲功能，通话质量较好，通信距离约为65m。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1楼宇对讲系统研究背景及意义

1.2楼宇对讲系统研究现状

1.3论文所做工作及要达到的要求

第2章嵌入式系统

2.1嵌入式系统简介

2.2嵌入式系统的组成

2.3嵌入式处理器的分类

2.4 ATmega8微控制器

2.4.1 ATmega8微控制器简介

2.4.2 ATmega8微控制器的内部结构

2.4.3 ATmega8微控制器的性能特点

2.5本章小结

第3章基于nRF2401芯片的无线通信系统

3.1无线通信技术基础

3.1.1无线通信系统的组成

3.1.2 GMSK调制方式

3.2 nRF2401无线通信模块

3.2.1 nRF2401芯片的主要特点和引脚功能

3.2.2 nRF2401的硬件电路

3.2.3 nRF2401工作原理原理

3.3本章小结

第4章嵌入式无线对讲系统的硬件设计

4.1嵌入式无线对讲系统的硬件设计方案

4.2语音采集电路设计

4.2.1语音信号放大电路

4.2.2 A/D转换

4.2.3语音信号输出电路的设计

4.3 nRF2401通信接口设计

4.3.1 SPI串行接口

4.3.2 ATmega8微控制器的SPI接口

4.3.3 SPI与nRF2401模块通信接口设计

4.4继电器控制电路设计

4.5主机电源电路设计

4.5.1开关电源稳压原理

4.5.2 LM2575单片开关电源芯片

4.6本章小结

第5章楼宇对讲软件设计及系统测试

5.1嵌入式开发环境——AVRGCCIDE

5.2键盘识别程序设计

5.2.1键盘抖动的消除

5.2.2矩阵键盘工作原理及按键识别方法

5.2.3键盘识别流程图及部分程序

5.3 PWM语音采集及输出软件设计

5.3.1 A/D转换软件设计

5.3.2 PWM输出软件设计

5.4无线通信软件设计

5.4.1 SPI读写程序设置

5.4.2 nRF2401模块的配置

5.4.3半双工通信模拟双工通信原理及程序设计

5.5嵌入式无线楼宇对讲系统测试

5.5.1系统电源测试

5.5.2系统各项指标测试

5.6本章小结

结论

参考文献

附录 主机与分机PCB板图

致谢