【正文】 ThomasO’Connell。波形顯示編程過程中，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。 ADCH_data=ADCH。 ADC 包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到 ADC的電壓保持恒定。本章將對(duì)這幾個(gè)部分做相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)。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。C1和 C2 的數(shù)值要 一 樣 ， 不管使用的是晶體還是諧振器。 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足數(shù)據(jù)手冊(cè)中的規(guī)定 (，小于 是比較理想的 )。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。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。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。 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。 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)語音輸入電路的設(shè)計(jì) 本模塊的主要器件是傳聲器，俗稱麥克風(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)。 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 PN 結(jié)的反向電流大大增加，這就形成了光電流。 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。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。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。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。本文經(jīng)過對(duì)無線光通信的研究之后，形成了設(shè)計(jì)一個(gè)短距離無線光通信音頻傳輸系統(tǒng)的構(gòu)想。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)的用戶較方便地利用干線進(jìn)行信息交換。 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) ， 完成了無線激光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 無線光通信系統(tǒng)將來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)的線路則無法更好的使用。 第二：在理解通信原理的基礎(chǔ)上， 繼續(xù)查閱無線光通信和有關(guān)激光通信的知識(shí)，初步建立出本設(shè)計(jì)的模型。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。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。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)差稱為開路電壓。 ??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。通過模擬開關(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)。我們用一個(gè)電阻將該變化的電流信號(hào)給取出來，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 ,可通過滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)增益 。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)。 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。而在運(yùn)用單片機(jī)開發(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。焙絲位 CKOPT 用來選擇這兩種放大器模式的其中之。五個(gè)復(fù)位源中，需要用戶設(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。最好是有實(shí)物的元件，繪制 PCB 庫(kù)文件的過程中使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行引腳間距的測(cè)量。 附錄 2 為根據(jù)此思想編寫的矩陣鍵盤掃描程序。 ADCSRA=(1ADEN)|(1ADSC)|(1ADPS2)(1ADPS1)|(1ADPS0)。 根據(jù) 12864 液晶的引腳說明（附錄 2 所示），可得 并行接法如圖 43 所示。未來，無線通信是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，可以想象，在不遠(yuǎn)的將來，在我們的辦公桌上將不再有電線的連接，所有東西的都是無線通信的，無線鍵盤、無線鼠標(biāo)、無線音響、無線充電和無線網(wǎng)絡(luò)等等。在涉及的英文方面，吳。接下來的 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)。12864 液晶總體上分兩種解法：串行接法和并行接法。 ADCSRA=0x00。在單片機(jī)中，單片機(jī)的高低電平的確定并沒有嚴(yán)格的界定，即只要高于某一個(gè)值單片機(jī)便看成是高電平，低于某一值則視為低電平，根據(jù)圖 42(b)，在按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)檢測(cè)到 I/O 口的高低電平連續(xù)出現(xiàn)無數(shù)次，在松手時(shí)，按鍵彈起，此時(shí)單片機(jī)的 I/O 口的高低電平也出現(xiàn)無數(shù)次。 PCB 庫(kù)文件制作的關(guān)鍵之處只有兩點(diǎn)：正確的引腳順序和正確的引腳間距。 表 32 晶體振蕩器工作模式 CKOPT CKSEL3...1 頻率范圍（ MHz） 使用晶體時(shí)電容 C1和 C2 的推薦范圍 1 101(1) 1 110 12pF22pF 1 111 12pF22pF 0 101,110,111 12pF22pF 12C1C2XTAL1XTAL2GNDATmega128長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 在制作硬件電路的時(shí)候，為了提高時(shí)鐘的可靠性，時(shí)鐘電路應(yīng)盡可能的靠近芯片引腳。本設(shè)計(jì)選用外部晶體振蕩器模式，接法如圖 38所示。 ATmega128 單片機(jī)被一整套的編程和系統(tǒng)開發(fā)工具支持： C 語言編譯器、宏匯編器、程序調(diào)試 /模擬器、在線仿真器和評(píng)估板。為了完 成本設(shè)計(jì)中的控制任務(wù)，還需要按鍵和 12864 液晶顯示屏，因此為了實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的控制任務(wù)和將來的擴(kuò)展應(yīng)用，我給單片機(jī)的所有功能引腳都接上了外擴(kuò)排針。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程的電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 圖 35 音頻發(fā)送 電路 就接收部分來說，本設(shè)計(jì)采用的是光敏二極管作為接收頭。本設(shè)計(jì)選用 CD4051B 模擬開關(guān)?，F(xiàn)計(jì)算光敏二極管的上限頻率 ????。光照產(chǎn)生的電流和空穴擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所能起的距離為擴(kuò)散長(zhǎng)度。 ????： ?? = 調(diào)制電流幅度偏置電流 ?閾值電流 (21) ??????： ?? = 調(diào)制電流幅度 偏置電流 (22) 100 60 20 850 950 1050 波長(zhǎng) /um 相對(duì)輻射強(qiáng)度/% 高于閾值 低于閾值 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 由圖 23 可見，當(dāng) m大，調(diào)制信號(hào)幅度大，則線性較差；當(dāng) m小，雖然線性好，但調(diào)制信號(hào)幅度小。根據(jù)調(diào)制信號(hào)的類型，直接調(diào)制又可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種，前者是用連續(xù)的模擬信號(hào)直接對(duì)光源進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，后者是用 脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。中國(guó)科學(xué)院研制的無線激光通信機(jī)，其傳輸距離為 10km。有的公司采用波分復(fù)用技術(shù)，速率可以達(dá)到 Gbit/s、 10 Gbit/s。 1880 年發(fā)明電話的貝爾進(jìn)行的光電話實(shí)驗(yàn)則是近代無線光通信的雛形，實(shí)現(xiàn)的通話距離可達(dá) 200 多米，由于太陽光、燈光等都屬于普通可見光源是寬光譜非相干光源，其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，不適合成為可靠的高強(qiáng)度的通信光源 。 3．在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 無線光通信結(jié)合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點(diǎn)，通信容量大，又不需要敷設(shè)光纖，它以激光束作為信息載體，是不需要任何有線傳輸介質(zhì)的通信方式；缺點(diǎn)是光束以直線傳輸，不能跨越復(fù)雜地形。傳輸距離與信號(hào)質(zhì)量的矛盾非常突出，傳輸距離越大，光束就會(huì)越寬，接收的光信號(hào)質(zhì)量越差。該計(jì)劃主要包括兩個(gè)方面的工作，即建立一套完整的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)和一套實(shí)驗(yàn)室模擬演示系統(tǒng)。本節(jié)介紹激光的直接調(diào)制原理?，F(xiàn)在，雙異質(zhì)結(jié)激光器的出現(xiàn)，使激光器的閾值電流大大下降，則可在室溫下連續(xù)工作。光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，在自建電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，就是形成廣 生伏特效應(yīng)的原因。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 5 0 01 0 0 01 02 03 04 05 0I （ 微 安 ）L （ 勒 克 斯 ） 圖 24 光照特性曲線+ E + EUU( a )( b )( c )RR光 敏 二 極 管光 敏 二 極 管 圖 25 光敏二極管等效電路 (a)、 (b)：光敏二極管的兩種接法（方向相反）； (c):光敏二極管的等效電路。根據(jù)傳聲器的工作原理，我們只需 要將由聲波引起的微變信號(hào)進(jìn)行隔直、濾波和放大，便可得到語音信 號(hào) 。 (a) (b) 圖 34 音源切換電路 表 31 切換電路 對(duì)應(yīng) 的 真值表 I/O 端口狀態(tài) 通斷狀態(tài) PD0 PD1 PD2 PD3 0 1 0 0 audio1 接通 0 1 1 0 audio2 接通 1 x x x 都斷開 音頻傳輸電路的設(shè)計(jì) 就發(fā)送部分來說，根據(jù)激光的輸出特性，我們需要激光工作在線性區(qū)域，則需要使激光的驅(qū)動(dòng)電流超過激光的閾值電流。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的距離大于 15cm。 Vin VoutGNDLM317R1240R2CinCoVin Vout長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 要解決 LM317 的最小穩(wěn)定工作電流問題，可以通過設(shè)定 R1 和 R2 的阻值大小。在擴(kuò)展備用模式中，主振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。這里要加一個(gè)小電感，也可以用低阻值的電阻 (通常 2歐姆 ,電阻要有足夠的寄生電感。 表 32給出 了針對(duì)晶體選擇電容的些指 南。 本設(shè)計(jì)采用 Altium Designer 軟件進(jìn)行電路原理圖和 PCB 電路的繪制，腐蝕使用的 PCB 電路有別于傳統(tǒng)的 PCB 電路，腐蝕是單層的操作，因此 PCB 布線的時(shí)候只能在一層（頂層或者底層）布線，而且需要注意貼片元件引腳的處理 ，貼片元件的引腳順序應(yīng)該從右上角開始順時(shí)針編號(hào)，也可以保持貼片元件的引腳順序不變而更改非貼片元件的引腳順序（非貼片元件有引 腳順序時(shí)，如三極管） 。另外在要求單片機(jī)運(yùn)算速度很快的應(yīng)用中，矩陣鍵盤的掃描往往會(huì)占用很大的資源，因此在需要高速響應(yīng)的應(yīng)用中，往往定義成獨(dú)立按鍵，只需檢測(cè)高低電平并消抖即可，可以節(jié)省大量的時(shí)間。 本文設(shè)計(jì)的音頻傳輸系統(tǒng)，參考電壓由 AREF 提供， 數(shù)據(jù)結(jié)果右對(duì)齊，選擇單端通道 ADC0， 128 分頻。 returnAD_data。音頻信號(hào)的傳輸受單片機(jī)的控制并能實(shí)時(shí)顯示音頻的傳輸曲線。Gregory D. Abowd。 Bo Jia. A novel fiber audio transmission system for securemunication[J]. Optoelectronics Letters, 2020,(3):188190 [12] Kris Nagel。 波形 顯示的總流程可由圖 4