【導(dǎo)讀】力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而倍受軍事和航天領(lǐng)域的青睞。本文介紹了大氣激光通信的原理，以及激光通信系統(tǒng)的組成等。了單片機(jī)ATMEGA32的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其引腳配置，簡(jiǎn)單說(shuō)明它對(duì)音頻設(shè)置的實(shí)現(xiàn)。從而設(shè)計(jì)一款基于激光通信系統(tǒng)的語(yǔ)音傳送裝置。該論文介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)。以及設(shè)計(jì)中的不足之處。

　　

【正文】 ( h a l f b a u d n u m )T x b y t e 右 移 一 位 b i t c n t 遞 減 b i t c n t = 1 ？返 回Y e s延 遲 到 u s ( b a u d n u m )P O R T D . 0 = ?t x b y t e 的 最 高 有 效 位為 1延 遲 到 u s ( b a u d n u m )Y e sN OY e sY e sN o 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 4— 2 get 子程序流程圖 程序設(shè)計(jì) 為了測(cè)試我們的軟件 UART 和我們的硬件安裝程序，我們 寫 3 個(gè)程序， 一 個(gè)是用來(lái)測(cè)試 從發(fā)送端 發(fā)送和接收文本數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 能力 。這 個(gè)程序 被稱為 測(cè)試程序 ，它包括 發(fā)送子程序 和 接收 子程序。另外兩個(gè) 程序 ，用來(lái)測(cè)試我們發(fā) 送 和接收音頻系統(tǒng)的能力。該 程序 傳輸音頻被稱為 音頻發(fā)送程序 ，它包括 發(fā)送子 程序 。收到 音頻 的程序 被稱為 語(yǔ)音接收程序 ，它包括 接受子 程序 。簡(jiǎn)要說(shuō)明 該 程序。 測(cè)試程序 正如 所說(shuō)的 該程序 采用 了 發(fā)送 和 接收 子程序 ，其方法很 簡(jiǎn)單的。 首先 我們 正確 的設(shè)置 PORTD 引腳 的 數(shù)據(jù) 流向 。我們 簡(jiǎn)要說(shuō)明了 1 停止位 的 使用 ， 然后，我們發(fā)送 ASCII 0x12 以清除 HyperTerm 窗口。最 后，我們進(jìn)入一個(gè)執(zhí)行 接收子程序的 無(wú)限循環(huán) ， 然后 將 收到 的 字節(jié) Rxbyte 傳輸給 傳輸字節(jié) Txbyte ，然后執(zhí)行一個(gè) 發(fā)送子程序 。 實(shí)質(zhì)上無(wú)論什么回聲都是被軟件 UART 收到的 。我們的測(cè)試程序是用此程序安裝 2 個(gè) ATMega32。我們將 一個(gè) Mega32 的 軟件 UART 的 接收引腳連接（通過(guò) RS232 ）到運(yùn)行 HyperTerm 會(huì)議的計(jì)算機(jī) ， 傳輸引腳連接到激光發(fā)射器電路。然后我們將連接 第二個(gè) Mega32 的 UART 軟件 的 接收引腳 接到 光電二極管電路 ， 軟件 UART 的 傳輸引腳連接（通過(guò) RS232 ）到運(yùn)行 HyperTerm 會(huì)議 的 計(jì)算機(jī)。用戶 在 第一 個(gè) HyperTerm 會(huì)議 輸入的信息 ， 可以 在第二 個(gè) HyperTerm 會(huì)議看到出現(xiàn)。 音頻發(fā)送程序 該 音頻發(fā)送 程序 負(fù)責(zé)兩 件事 。首先是 在一個(gè)期望的頻率上采樣 麥克風(fēng)電路的輸出電壓，二是 在 串行數(shù)據(jù)鏈路 上發(fā)送 8 位結(jié)果。這一過(guò)程中采用 Mega32 的 兩種功能：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ ADC ） 。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 基本上 用來(lái) （通過(guò)使用溢出中斷）控制 ADC 轉(zhuǎn)換麥克風(fēng)電壓 的 頻 率 。兩個(gè)中斷都參與了這一過(guò)程：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷和 ADC 轉(zhuǎn)換完成中斷。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0時(shí) 鐘 分 頻 器 被 設(shè) 置 為 256 個(gè)， 它 有 效 地 產(chǎn) 生 一 個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 的 ：s?166 2 5 0 012 5 61 6 0 0 0 0 0 01 ?? 該增值是 25621 。因此，每定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 溢出： s?3361621 ?? 另外一個(gè)任務(wù)則是 （ task1 ） 有效 執(zhí)行定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的 每一個(gè) t1 溢長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 出。這項(xiàng)任務(wù) 命令 ADC 在 ADCSR 寄存器中由 置位 6（ ADSC ）開始 單程 轉(zhuǎn)換（即采取樣本）。如果我們 想要 約 3kHz 的 采樣頻率 ，就要讓 task1 執(zhí)行定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的 每次溢出 ，然后 設(shè)置 T1 至 1 。 當(dāng) ADC 完成轉(zhuǎn)換 ， ADC 轉(zhuǎn)換 便 完 全 中斷。在中斷服務(wù)例程中 ，為了這個(gè)中斷 我們 傳送 8 位麥克風(fēng) 的 電壓 結(jié)果 （在 ADCH ）給 傳輸字節(jié) Txbyte ，然 后執(zhí)行 在 串行數(shù)據(jù)鏈路 上一個(gè) 發(fā)送子程序 來(lái) 傳送 8 位電壓。因?yàn)?被 設(shè)置 給 ADC 的參考電壓 ARE是 5V 的 ，所以 ADC 所 產(chǎn)生 的 8 位電壓值介于 0 和 5V 之間 。 分別完成 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的初始化 、 ADC 寄存器 ，并說(shuō)明 1 停止位 的 使用后 ，我們 進(jìn)入 了無(wú)限的 while 循環(huán)。 語(yǔ)音接收程序 該音頻接收 程序 也非常簡(jiǎn)單 ， 不需要使用任何定時(shí)器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其唯一的責(zé)任是從串行數(shù)據(jù)鏈路 上 接收 8 位電壓值 并且每次 通過(guò)一個(gè)端口 破壞掉 掉 DAC電路 上的 8 位 信息。 由于這 個(gè) 語(yǔ)音接收程序 只需要 接收 子程序 。初始化 后 我們 就進(jìn) 入一個(gè)不斷執(zhí)行 接收子程序 的 無(wú)限 whlie 循環(huán)。 接受 子程序 執(zhí)行前會(huì)等待開始位的 傳輸。 接受子程序 執(zhí)行 后，下一個(gè) 程序 指令前， 我們通過(guò) PORTB 破壞 掉 DAC電路 上 收到 的 字節(jié) Rxbyte。 音頻設(shè)置 設(shè)置音頻 傳輸需要使用兩個(gè) ATMega32 芯片。其中一個(gè)芯片 由發(fā)射機(jī) 代碼 音頻程序 編程，另一個(gè)由 接收器代碼 測(cè)試程序 編程 .發(fā)射器通過(guò) ADC 輸入引腳（ ）連接到麥克風(fēng)電路 ，并且 通過(guò)軟件異步傳輸引腳（ ） 連接到 激光發(fā)射器電路。接收器通過(guò)軟件 UART 的 接收引腳（ ）連接到光電二極管電路 并且 通過(guò)輸出端口 （ PORTB ） 連接到 數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 結(jié) 論 該語(yǔ)音傳送裝置是基于激光通信技術(shù)設(shè)計(jì)的。 該裝置 可以 以 kbps 的速度 發(fā)送任意數(shù)據(jù) 。 最后，如果采樣率是 3 千赫 ，那么 kbps 的速度 就足夠快的把電壓值傳送給 我們 ， 所以最終 ， 波特率限制 并 沒(méi)有降低音頻 傳送 的質(zhì)量。另一方面， 令 我們感到有些 意外 的 是 3kHz 語(yǔ)音的 8 位 音頻采樣是 那么差（ 即使 之前 我們 就預(yù)測(cè)到 它不會(huì)很 好 ） 。即 便是 在一些自由低通濾波 條件下 的音頻質(zhì)量還是很差。 在 最后的系統(tǒng)測(cè)試 中，產(chǎn)生了 一些干擾， 干擾 并非來(lái)自我們系統(tǒng) 本身 ，也 不是來(lái)自其他裝置 ，干擾其實(shí) 來(lái)自于 人 。當(dāng)我們測(cè)試我們的系統(tǒng)看它是否能夠跨室操作 時(shí) ， 然而一旦 有人穿過(guò)激光束 時(shí) 傳輸 便 中斷。中斷 只 是 個(gè) 瞬間， 不會(huì)持久影響 。顯然，如果 我們把 這種激光通信系統(tǒng) 放在不會(huì)收到干擾的地方 ， 它的應(yīng)用性很高 。 有人穿過(guò)激光束還會(huì) 帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題：安全。 因此 我們 要盡力 向 實(shí)驗(yàn)室 中的每個(gè)人強(qiáng)調(diào) 其 危險(xiǎn) 性 ，以確保沒(méi)有人 為了 研究激光束 時(shí)發(fā)生意外 。激光 的光束如果直接照射到 眼睛，對(duì) 眼睛是非常有害，所以我們必須非常小心。 語(yǔ)音傳送裝置應(yīng)以廣泛應(yīng)用，提高音質(zhì)為發(fā)展方向， 連同以上所出現(xiàn)的問(wèn)題都是應(yīng)該繼續(xù)研究和思考的。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 參考文獻(xiàn) [1] 耿德根 .宋建國(guó)等 .AVR 高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用（修訂版） .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 .20xx. 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[12] LM139/LM239/LM339/LM2901/LM3302 Low Power Low Offset Voltage Quad Comparators， . 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 致 謝 在本文即將結(jié)束之際，我要由衷的感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，乃至大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活中幫助過(guò)我的老師與同學(xué)。 本論文是在我的導(dǎo)師劉智老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在本文的工作期間，導(dǎo)師對(duì)我的嚴(yán)格要求和熱誠(chéng)關(guān)懷使我無(wú)論在知識(shí)的學(xué)習(xí)上還是在認(rèn)識(shí)的視野上都收獲良多。導(dǎo)師強(qiáng)烈的事業(yè)心、循循善誘的教誨和對(duì)生活的真誠(chéng)感悟令我終生難忘，成為我人生成長(zhǎng)中永遠(yuǎn)的財(cái)富。在此，向我的導(dǎo)師 劉智 老師致以 最崇高的敬意和最衷心的感謝！ 同時(shí)，我也要感謝在大學(xué)四年里教過(guò)和指導(dǎo)過(guò)我的老師們，他們平時(shí)的精心指導(dǎo)，讓我學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，才能使我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮自己的才能，順利的完成我的軟，硬件設(shè)計(jì)以及論文的撰寫。 在論文的完成過(guò)程中，我的同學(xué)們也同樣給了我莫大幫助與支持，與他們一起探討和互相學(xué)習(xí)給予我在論文工作中的許多啟示！無(wú)論是在學(xué)習(xí)上還是在生活中，他們都給了我很多的幫助和啟迪。在此一并表示由衷的感謝！ 由于本人知識(shí)水平有限，本設(shè)計(jì)難免會(huì)出現(xiàn)不妥之處，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)批評(píng)指正，我會(huì)在以后的工作和學(xué)習(xí)中完善自己。