基于ATmega8的無線智能跳頻數(shù)碼擴(kuò)音系統(tǒng)

摘要 無線擴(kuò)音系統(tǒng)能解決許多實(shí)際工程中的布線和移動(dòng)使用的難題。無線傳輸?shù)姆绞揭矎膫鹘y(tǒng)的U段、V段無線擴(kuò)音發(fā)展到包括紅外線、藍(lán)牙和2.4GHz頻段在內(nèi)的無線數(shù)字傳輸方式。數(shù)字無線擴(kuò)音系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在教學(xué)、會(huì)場(chǎng)、現(xiàn)代辦公、家居等領(lǐng)域。文中介紹基于ATmega8的低成本無線智能跳頻數(shù)碼擴(kuò)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用智能跳頻詢址技術(shù)，可使發(fā)射機(jī)可更迅速地自動(dòng)被接收機(jī)識(shí)別，任意發(fā)射機(jī)可以匹配任意接收機(jī)。
關(guān)鍵詞 擴(kuò)音器；ATmega8；跳頻；2．4 GHz

無線擴(kuò)音系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，解決了實(shí)際工程中的布線和移動(dòng)使用的難題。無線傳輸方式也從傳統(tǒng)的U段、V段無線擴(kuò)音發(fā)展到今天的紅外線、藍(lán)牙和2．4 GHz頻段的無線數(shù)字傳輸方式。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)無線擴(kuò)音設(shè)備發(fā)射器的使用會(huì)受到同頻、鄰頻或外界電波干擾，擴(kuò)音的回輸較大，而且高頻電波輻射大，擴(kuò)音回輸會(huì)對(duì)人的耳膜造成一定的傷害。音頻在數(shù)字信號(hào)傳輸過程中受干擾的可能性小、抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字無線擴(kuò)音系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于教學(xué)、會(huì)場(chǎng)、現(xiàn)代辦公、家居生活等領(lǐng)域。
工作于2．4 GHz的ISM。頻段有4億個(gè)可用地址碼，可通過跳頻詢址技術(shù)保證在同一場(chǎng)所同時(shí)使用而不串頻。發(fā)射信號(hào)的頻帶寬度大于所傳信息必需的最小帶寬，而頻帶的展寬是通過擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)，并只有發(fā)射器和接收器知道，在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被所有的跳頻點(diǎn)所攜帶，如果噪音沒有影響到所有的跳頻點(diǎn)，信息就可以被修復(fù)，一定條件下可以有多個(gè)系統(tǒng)在同一頻率范圍內(nèi)共存。文中介紹使用ATmega8 MCU和nRF24L01射頻收發(fā)器件進(jìn)行開發(fā)的無線智能跳頻數(shù)碼擴(kuò)音器設(shè)計(jì)方案。利用智能跳頻詢址技術(shù)，使發(fā)射機(jī)可更迅速地自動(dòng)被接收機(jī)識(shí)別，任意發(fā)射機(jī)可以匹配任意接收機(jī)，匹配后自動(dòng)鎖定直至發(fā)射機(jī)關(guān)閉或者離開無線電覆蓋范圍。在無障礙物的直線傳輸條件下輸出功率為5 W、發(fā)射和接收有效距離≤60 m。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
系統(tǒng)由MCU、發(fā)射和接收系統(tǒng)構(gòu)成。音頻信號(hào)由發(fā)射端的前端信號(hào)處理電路放大后送往MCU內(nèi)部A／D進(jìn)行采樣，MCU將采樣所得數(shù)據(jù)打包通過RF模塊發(fā)送出去。接收端MCU從RF模塊讀取數(shù)據(jù)包，并將其送至MCU內(nèi)部的TIMER1進(jìn)行PWM調(diào)制，然后輸出至外部低通濾波器，最后還原得到相應(yīng)的音頻信號(hào)。系統(tǒng)原理如圖1所示。