基于STM32的對講機(jī)設(shè)計(jì)

譚明妍，周 英，全俊宏，王 郁

（廣東技術(shù)師范大學(xué)天河學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院，廣東 廣州 510000）

對講機(jī)是一種在不需要任何網(wǎng)絡(luò)的情況下，仍然可實(shí)現(xiàn)一對多、多對一無線通話的工具。目前我國的對講機(jī)產(chǎn)品技術(shù)含量和設(shè)計(jì)，都在朝著智能化、個性化、輕巧型的方向發(fā)展，以自主研發(fā)、科技創(chuàng)新為主線，挖掘國內(nèi)的民用對講機(jī)市場[1]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 對講機(jī)工作原理

本設(shè)計(jì)是半雙工對講機(jī)，工作原理：話筒采集語音模擬信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，ADC）將話筒（Microphone，MIC）采集的語音數(shù)字化，數(shù)字信號處理器將信號編碼，信號被調(diào)制后由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter，DAC）將其模擬化，經(jīng)由射頻發(fā)射器的天線發(fā)送出去；送出的信號由射頻接受器接收模擬信號，經(jīng)由模擬轉(zhuǎn)換器數(shù)字化；然后數(shù)字信號處理器將信號進(jìn)行解調(diào)和解碼，獲得數(shù)字信號；最后數(shù)字轉(zhuǎn)換器將其模擬化，并由喇叭發(fā)出，如圖1所示[2]。

1.2 對講機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個對講機(jī)系統(tǒng)分為如下幾個模塊：無線語音及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊電路的設(shè)計(jì)、語音功放電路的設(shè)計(jì)、STM32的信號控制模塊的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)，如圖2所示。

2 硬件電路的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括STM32芯片主控制電路、顯示模塊電路、電源穩(wěn)壓電路、功放電路等。

2.1 STM32芯片主控制電路

本設(shè)計(jì)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(fù)位電路。

圖2 對講機(jī)電路系統(tǒng)

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?？紤]到設(shè)計(jì)系統(tǒng)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(shè)接口（Serial Peripheral Interface，SPI）通信協(xié)議作為控制。該電路和0.96寸有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）液晶屏的電路兼容。

2.3 電源穩(wěn)壓電路

因本系統(tǒng)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(tǒng)采用3.3 V穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)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(tǒng)中的語音信號經(jīng)由喇叭輸出。為了輸出質(zhì)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(jīng)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(tǒng)整體電路如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體電路

3 軟件程序設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序是整個系統(tǒng)的主體部分。整個系統(tǒng)的所有功能實(shí)現(xiàn)都是在主函數(shù)中完成的，在此過程中主程序調(diào)用了各個子程序，主函數(shù)流程如圖4所示。

圖4 主程序流程

3.2 液晶顯示的軟件設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，通過TFT液晶來顯示信息，是通過調(diào)用函數(shù)如“void Show_Str(u16 x,u16 y,u16 fc,u16 bc,u8 *str,u8 size,u8 mode);”來實(shí)現(xiàn)的[3]，該程序流程如圖5所示。

圖5 液晶顯示函數(shù)流程

4 測試結(jié)果

無線對講機(jī)的開機(jī)界面：當(dāng)語音發(fā)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(jī)為語音接收狀態(tài)，否則為發(fā)送狀態(tài)。

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

圖6 對講機(jī)實(shí)物