【正文】 始化 橫 坐 標(biāo)是否橫 坐 標(biāo) 加 一 圖 45 波形 顯示總流程圖 波形顯示的實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)值的計(jì)算，根據(jù) A/D采集的結(jié)果進(jìn)行縱坐標(biāo)的換算，而橫坐標(biāo)則在顯示完一個(gè)點(diǎn)之后自加一即可。接下來(lái)的 研究重點(diǎn)將 是改進(jìn)激光的調(diào)制方法和 設(shè)計(jì)可靠的 激光對(duì)準(zhǔn) 系統(tǒng)。Cory D. Kidd。在涉及的英文方面，吳。AnindDey。未來(lái)，無(wú)線通信是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，可以想象，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，在我們的辦公桌上將不再有電線的連接，所有東西的都是無(wú)線通信的，無(wú)線鍵盤(pán)、無(wú)線鼠標(biāo)、無(wú)線音響、無(wú)線充電和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等等。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第 5 章 結(jié)論 綜上所述，采用激光的直接調(diào)制方法，將音頻信號(hào)調(diào)制到激光光束中，調(diào)制后的激光光束向空間發(fā)射出去并由光電信息轉(zhuǎn)換器件接收到，再對(duì)電信號(hào)進(jìn)行隔直和功率放大便得到了可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的音頻信號(hào) ，由此便完成了音頻信號(hào)的無(wú)線傳輸。 根據(jù) 12864 液晶的引腳說(shuō)明（附錄 2 所示），可得 并行接法如圖 43 所示。 AD_data=(ADCH_data8)|ADCL_data。 ADCSRA=(1ADEN)|(1ADSC)|(1ADPS2)(1ADPS1)|(1ADPS0)。 ADC 參考電壓源有一下幾種：內(nèi)部的 、 AVCC和外部的參考電源（由 AREF 引腳接入）。 附錄 2 為根據(jù)此思想編寫(xiě)的矩陣鍵盤(pán)掃描程序。 否 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 按鍵檢測(cè) 按鍵檢測(cè)是單片機(jī)控制的一個(gè)最基本部分，其原理很簡(jiǎn)單，但在實(shí)際 應(yīng) 用中有許多需要注意的地方，比如按鍵的消抖 。最好是有實(shí)物的元件，繪制 PCB 庫(kù)文件的過(guò)程中使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行引腳間距的測(cè)量。打底膜和涂膠主要是為了在片子表面形成一層薄而均勻的膠膜；前烘是為了盡可能的揮發(fā)掉光刻膠中溶劑的成分；曝光是使光刻膠在掩膜板的覆蓋下被光照射，使光刻膠的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)發(fā)生改變；顯影是把沒(méi)有用的光刻膠去掉，在片子上只留下其保護(hù)作用的光刻膠；后烘就是使在顯影時(shí)被軟化、膨脹的膠膜變堅(jiān)固 ，增強(qiáng)膠層與片子的粘貼行，增強(qiáng)膠膜本身的抗腐蝕能力；腐蝕就是用化學(xué)方法除去片子 上不需要的部分，刻蝕出想要的圖 形；去膠就是把片子上膠膜用相應(yīng)溶液處理掉，形成最終的成片。五個(gè)復(fù)位源中，需要用戶(hù)設(shè)計(jì)的只有外部復(fù)位電路，當(dāng)引腳RESTE 上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí) MCU 復(fù)位，故可設(shè)計(jì)如圖 39所示的復(fù)位電路。最佳的數(shù)值與使用的晶體或諧振器有關(guān) ， 還與雜散電容和環(huán)境的電磁噪聲有關(guān)。焙絲位 CKOPT 用來(lái)選擇這兩種放大器模式的其中之。實(shí)際應(yīng)用中模擬電源和數(shù)字電源可以來(lái)自同一個(gè)穩(wěn)壓器的輸出，只在 AV+與 VDD之間接簡(jiǎn)單的濾波器也是很有效的。而在運(yùn)用單片機(jī)開(kāi)發(fā)時(shí)，還需要程序下載和 JTAG 在線仿真調(diào)試接口和復(fù)位電路等。在備用模式中，除晶振外，芯片的其余部分處于睡眠狀態(tài)，這就使得在低功耗的情況下能非常快地啟動(dòng)。 ATmega128 單片機(jī)簡(jiǎn) 介 ATmega128 單片機(jī)是一款基于 AVR 單片機(jī)的增強(qiáng)型 RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗CMOS 8 位微控制器。當(dāng) LM317 的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)， LM317 就不能穩(wěn)定工作。當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離時(shí)， Cin是必需的， Co對(duì)穩(wěn)壓性能而言是不必要的，但可以改進(jìn)瞬態(tài)響應(yīng)。 LM317 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。我們用一個(gè)電阻將該變化的電流信號(hào)給取出來(lái)，并濾除直流分量，我們便得到了所需的音頻信號(hào)，但是該音頻信號(hào)極其微弱，不足以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，所以我們需要對(duì)該小信號(hào)進(jìn)行功率放大， 功率放大電路采用功放集成芯片 LM386 的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路 ,可通過(guò)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)增益 。 根據(jù) CD4051B 的引腳圖，可設(shè)計(jì)出用于本音頻傳輸系統(tǒng)的 數(shù)控模擬開(kāi)關(guān)，如圖 34(b)所示 ，其中， PD0、 PD PD PD3 是單片機(jī)的 I/O 口，通過(guò)對(duì)這些端口的編程可實(shí)現(xiàn) audio1 和 audio2 兩路信號(hào)的切換，對(duì)應(yīng)的端口狀態(tài) 及通斷狀況 見(jiàn) 表 31。通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)的模擬量幅度可高達(dá) 15V，與 CD系列數(shù)字電路的 3V～ 15V 工作范圍正好相對(duì)應(yīng)。本部分電路的目的便是完成聲音到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，也稱(chēng)“拾音”。 ??Φ ???? ???? ???? 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 而 ??Φ = ???? +???? = ??(???????? +1 ????? ) (26) ∴ U = ??Φjw????+1 ?????= ??Φ????1+????????????= ????????1+jw????????= ????????√1+(??????????)2.????Φ (27) 令 √1+ (??????????)2 = √2，得 ???????? = 2 (28) ???? = 12?????????? (29) 從這里可以看出，減少負(fù)載電 阻 ????，可使上限頻率 ????提高。 圖 24 畫(huà)出了硅光敏二極管的光電流 I 與照度 L 的關(guān)系，從圖上可以看出，它的光照特性線性較好，適合于檢測(cè)方面的應(yīng)用。當(dāng)電勢(shì)差增長(zhǎng)到正向電流恰好抵消光致電流的時(shí)候，便達(dá)到穩(wěn)定情況，這時(shí)的電勢(shì)差稱(chēng)為開(kāi)路電壓。在這些界面處都存在著一個(gè)空間電荷區(qū)，其中有很強(qiáng)的電場(chǎng)，稱(chēng)為自建電場(chǎng)。另外，在模擬調(diào)制中，光源器件本身的線性特性是決定模擬調(diào)制好壞的主要因素，所以在線性度要求較高的應(yīng)用中，需要進(jìn)行非線性補(bǔ)償，即用電子技術(shù)校正光源引起的非線性失真。 半導(dǎo)體激光器處于連續(xù)調(diào)制工作狀態(tài)時(shí)，無(wú)論有無(wú)調(diào)制信號(hào)，由于有直流偏置，所以功耗較大，從而引起溫度升高，會(huì)影響或破壞器件的正常工作。圖 3 為某半導(dǎo)體激光器的輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系曲線。 發(fā)送部分 發(fā)送部分需要完成的工作是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，將信息加載到激光光束中，并向空間中發(fā)射出去。 第二：在理解通信原理的基礎(chǔ)上， 繼續(xù)查閱無(wú)線光通信和有關(guān)激光通信的知識(shí)，初步建立出本設(shè)計(jì)的模型。 德國(guó)的空間光通信研究致力于發(fā)展高碼率激光衛(wèi)星空間系統(tǒng)，例如， 1989年開(kāi)始的空間固體激光通信系統(tǒng)（ Solid State Laser Communication Space，SOLACOS）。 光纖通信的速度雖然也是很快，但是其成本卻很大，鋪設(shè)線路需要預(yù)先設(shè)計(jì)，而且還需要專(zhuān)用的工具和設(shè)備進(jìn)行連接，并且光纖光纜的彎曲半徑不能過(guò)小，一旦設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)或更換位置，以前鋪設(shè)的線路則無(wú)法更好的使用。 本文之所以選擇短距 離無(wú)線光通信信號(hào)傳輸，就是為了避免信號(hào)在傳輸過(guò)程當(dāng)中過(guò)多的受外在環(huán)境因素的影響，比如惡劣的天氣情況，會(huì)對(duì)傳播信號(hào)產(chǎn)生衰耗，空氣中的散射粒子，會(huì)使光線在空間、時(shí)間和角度上產(chǎn)生偏差，大氣中粒子還會(huì)吸收激光的能量，衰減信號(hào)的發(fā)射功率。 無(wú)線光通信系統(tǒng)將來(lái)的研究將集中在增加傳輸容量、延長(zhǎng)傳輸距離、自動(dòng)方向?qū)?zhǔn)、降低設(shè)備成本等方面。 光纖通信系統(tǒng)的線路容量大，不易受外界干擾，但必須安裝光纜，當(dāng)遇到惡劣地形條件時(shí)，工程施工難度大，建設(shè)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。 以上承諾的 法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！ 作 者 簽 名： 年 月 日 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要 本文 基于 ATmega128 單片機(jī) ， 完成了無(wú)線激光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 4．本人完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學(xué)校保留畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。微波通信可節(jié)省大量有色金屬，并易于跨越復(fù)雜地形，可以較靈活地組成點(diǎn)、線結(jié)合的通信網(wǎng)、使一些海島、山區(qū)、農(nóng)村等偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶(hù)較方便地利用干線進(jìn)行信息交換。而當(dāng)時(shí)無(wú)線電技術(shù)發(fā)展迅速，已成為通信行業(yè)的主流技術(shù)，因此在激光技術(shù)出現(xiàn)之前，無(wú)線光通信技術(shù)發(fā)展是處于停滯不前的狀況。本文經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)線光通信的研究之后，形成了設(shè)計(jì)一個(gè)短距離無(wú)線光通信音頻傳輸系統(tǒng)的構(gòu)想。在追求短時(shí)間高效率的當(dāng)代社會(huì)，這種光傳輸?shù)姆绞絼t更顯示出其無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。整個(gè) SILEX 系統(tǒng)從 SPOT IV（ LEO）至 ARTEMIS(GEO)的通信碼率和從 ARTEMIS(GEO)至 SPOT IV(LEO)的碼率分別為 50Mb/s 和 2Mb/s。 本設(shè)計(jì)的 研究路線 第一：查閱通信相關(guān)知識(shí)，理解通信的一般過(guò)程和調(diào)制解調(diào)理論，明確本設(shè)計(jì)需要達(dá)到的目的。顯然，本音頻傳輸系統(tǒng)涉及激光、調(diào)制解調(diào)和光電信息轉(zhuǎn)換的相關(guān)知識(shí)，本章將分發(fā)送和接收兩個(gè)部分分別對(duì)其做相應(yīng)的闡述。 半導(dǎo)體激光器（ LD）的直接調(diào)制原理 半導(dǎo)體激光器是電子與光子互相作用并進(jìn)行能量直接轉(zhuǎn)換的器件。但偏置電流選得太大，又會(huì)使激光器的消光比變壞，所以在選擇偏置電流時(shí)，要綜合考慮其影響。因此，應(yīng)選擇合適的 m值。 半導(dǎo)體界面包括有：由于摻雜半導(dǎo)體不同而形成的 P 型區(qū)和 N型區(qū)的界面，即 PN 結(jié)；金屬和半導(dǎo)體接觸的界面；不同半導(dǎo)體材料制成的異質(zhì)結(jié)面以及由金屬 — 絕緣體 — 半導(dǎo)體組成系統(tǒng)的界面。光致電流使 N 區(qū)和 P 區(qū)分別積累了負(fù)電荷和正電荷，在 PN 結(jié)上形成電勢(shì)差，引起方向與 光致電流相反的 N 結(jié)正向電流。 當(dāng)光敏二極管受光照時(shí)， PN 結(jié)附近經(jīng) 受光子轟擊吸收其能量而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而使 P 區(qū)和 N 區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，在外加電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的共同作用下， P 區(qū)的電子渡越阻擋層進(jìn)入 N 區(qū)， N 區(qū)的空穴進(jìn)入 P 區(qū)，從而使通過(guò) PN 結(jié)的反向電流大大增加，這就形成了光電流。 ∵ ??max = ??Φ????，當(dāng) U = ????????√2 = ????。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 麥克風(fēng)實(shí)時(shí)語(yǔ)音輸入電路的設(shè)計(jì) 本模塊的主要器件是傳聲器，俗稱(chēng)麥克風(fēng)，其作用是將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，以聲波表現(xiàn)的電信號(hào)被傳感器接收后，使換能機(jī)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，由換能機(jī)構(gòu)輸出電信號(hào)。 CD4051 系列模擬開(kāi)關(guān)是用數(shù)字信號(hào)控制的多路調(diào)制 /選擇模擬開(kāi)關(guān)，具有低導(dǎo)通電阻和很低的關(guān)態(tài)漏電流。 UA74112V81010uFMK+5V1K音頻輸出12V長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 33 CD4051B的引腳圖 我們想要實(shí)現(xiàn)的功能如圖 34（ a）所示，但是該電路是不受單片機(jī)控制的，只能手動(dòng)切換。根據(jù)第二章提到的光敏二極管的光照特性，當(dāng)給光敏二極管加上一個(gè)反向偏壓時(shí)，通過(guò)光敏二極管的電流隨光照強(qiáng)度的增加而呈良好的線性增加關(guān)系。此外，它的線 性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 圖 37 LM317 的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路 圖 37 是 LM317 的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路。由于 LM317的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不同，但一般不大于 5mA。 本節(jié)將對(duì)該控制電路進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和 PCB 電路的繪制，完整原理圖見(jiàn)附錄 1。在 ADC 噪聲抑制模式，除異步定時(shí)器和 ADC 繼續(xù)工作外， CPU和所有的 I/O 單元停止運(yùn)行，以減少 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的轉(zhuǎn)換噪聲。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)能夠正常工作，需要具備兩個(gè)最基本的條件：電源和時(shí)鐘。 模擬電源和數(shù)字電源要分別供電，可以使用兩個(gè)穩(wěn)壓源分別供電，但是兩個(gè)電源之間的電壓差必須滿(mǎn)足數(shù)據(jù)手冊(cè)中的規(guī)定 (，小于 是比較理想的 )。 圖 38 晶體振蕩器連接圖 XTAL1 和 XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出， 這個(gè)振蕩器可以使用石英晶體也可以使用陶瓷諧振器。C1和 C2 的數(shù)值要 一 樣 ， 不管使用的是晶體還是諧振器。 （ 3） 復(fù)位電路 Mega128 有五個(gè)復(fù)位源：上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、掉電檢測(cè)復(fù)位、JTAG AVR 復(fù)位。光刻的步驟一般可分為：打底膜、涂膠、前烘、曝光、顯影、后烘、腐蝕、去膠。這就要求對(duì)元件對(duì)元件有深刻的認(rèn)識(shí)，目前各種元件 有各種封裝格13579246810J4JTAG54321R1310KVCCVCCPF4PF5PF6PF7VCCRST13579246810J1ISPVCCPE0RSTPB1PE1長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 式，來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的資料不一定是切實(shí)可行的。本章將對(duì)這幾個(gè)部分做相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)。我們需要做的工作便是確定出高低電平出現(xiàn)多少次才能準(zhǔn)確的判斷出按鍵確實(shí)被按下和釋放。 ADC 包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過(guò)程中輸入到 ADC的電壓保持恒定。 ACSR=(1ACD)。 ADCH_data=ADCH。為了提高液晶顯示的刷新速度，波形顯示時(shí)設(shè)計(jì)為并行接法，而最小系統(tǒng)的 PCB 電路中的液晶則為串行接法，顯示波形的時(shí)候需要由擴(kuò)展排針外接 12864 液晶。波形顯示編程過(guò)程中，需要保證橫坐標(biāo)兩點(diǎn)之間所經(jīng)歷的時(shí)間盡可能的相等，這樣才能保證顯示的波形不失真。 激光的四大特性（高亮度、高方向性、高單色性和高相干性）決定了它在空間通信方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，如激光測(cè)距、激光制導(dǎo)等 。ThomasO’Conn