陳宏宇 趙娟

摘? 要：隨著人們對生活水平的提高，要求工作效率越來越高，利用無線對講機對無疑可滿足工作需求，能夠實現(xiàn)實時互通信息、命令傳達、任務完成等功能。無線對講機是一種專業(yè)的無線通信工具，能夠有效地利用頻譜資源，提升頻譜利用率，解決通信擁堵問題，提升通話質量。該文設計的無線對講機主要是利用Lora無線通信技術實現(xiàn)超低功耗和遠距離傳輸，在同功耗下比傳統(tǒng)無線射頻通信距離擴大3～5倍，成本低，適合現(xiàn)代生活的需求。

關鍵詞：無線對講? Lora無線通信技術? 數(shù)傳模塊

隨著通信技術的發(fā)展，無線通信技術已經在通信中占據(jù)主導地位。作為將人們交流通信便利化的工具，對講機已經應用于諸多國民經濟領域，已經成為促進各個產業(yè)發(fā)展的重要通信工具。無線電對講機作為一種方便快捷的無線通信工具，既能滿足人們生活需要成本又低廉，能夠即時通信，無需通信費用，還具有系統(tǒng)呼叫、組呼通播和機密呼叫等功能，能夠非常靈活地應對突發(fā)事件，有調動或指揮工作。目前數(shù)字無線對講機采用特定的數(shù)字編碼將語音信號轉換為數(shù)字信號，并利用基帶傳輸實現(xiàn)通信，從而提高語音質量。

1? 系統(tǒng)總體框圖設計

該系統(tǒng)主要包括數(shù)模轉換模塊、濾波模塊、放大模塊、控制模塊、語音模塊、顯示模塊、遠距離無線傳輸模塊、模數(shù)轉換模塊幾部分組成。系統(tǒng)整體框圖設計如圖1所示。

（1）發(fā)送部分。聲音信號經過前級放大，不失真的放大音頻信號的電壓，通過帶通濾波器處理后，濾除了部分噪聲，在再經過AD模數(shù)轉換將模擬信號轉換為數(shù)字信號傳給STM32單片機，音頻相關的信息可以由OLED顯示屏顯示出來。

（2）接收部分。通過Lora模塊接受信號，將接受到的信號傳輸?shù)絾纹瑱C處理器，信號處理后經過DAC將數(shù)字信號轉換為模擬信號，再經帶通濾波器濾除噪聲，經功率放大器輸出到喇叭。

2? 系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)硬件設計包括數(shù)模轉換電路、濾波電路、功率放大電路、前級運放電路、STM32控制電路、語音電路、遠距離無線LORA傳輸電路、模數(shù)轉換電路、語音電路和顯示電路等的設計。

為簡化電路設計，采用集成運算放大器，選擇NE5532，雖然其功耗較大，但是其轉換速率和單位增益帶寬增益比較優(yōu)秀;模數(shù)轉換電路要求將獲得的語音信號進行轉化，再將其輸入到STM32單片機，故被該設計采用ADC0809，其轉換時間為100μs，小于接收數(shù)據(jù)的周期125μs;數(shù)模轉換電路對于數(shù)據(jù)的接收采用并行接收，要求較高的速率，由于DAC0832采樣量化時間僅1μs，故被本設計采用;功率放大電路是在大信號激勵下輸出足夠大的信號電壓U和信號電流I，使功率P=UI接近極限的裝置，考慮到該次設計的對講機為方便攜帶必須采用電池供電，而輸出功率不高，僅為0.5W，所以采用OTL電路（推挽式無輸出變壓器功率放大電路）;帶通濾波電路要求濾除頻率為20Hz～20kHz之外的信號，目的是保證人耳聽覺頻率范圍。通過將低通濾波器和高通濾波器進行串聯(lián)，并且讓低通濾波器的通帶截止頻率fp2大于高通濾波器的通帶截止頻率fp1，控制頻帶在fp1

3? 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計包括流程圖設計、軟件程序編寫和Lora模塊配置。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

配置前先針對Lora的收發(fā)測試：選取兩個Lora模塊組件，通過串口往模塊A發(fā)送一個5字節(jié)的數(shù)據(jù)包，模塊將數(shù)據(jù)包發(fā)送到接收模塊B上;模塊B收到這個5字節(jié)的數(shù)據(jù)包，再將此數(shù)據(jù)包發(fā)送到測試板上;當檢測到串口接收到5字節(jié)的數(shù)據(jù)包后，測試板上的LED D2閃爍一次。之后進行軟件程序配置。

針對Lora模塊的模式切換：用戶可以將M0、M1進行高低電平組合，確定模塊工作模式。通過使用MCU的兩個GPIO來控制模式切換。當改變M0、M1后，模塊空閑，1ms后，即可按照新的模式開始工作。如果模塊具有未通過無線傳輸來傳輸?shù)拇卸丝跀?shù)據(jù)，則可以在啟動完成后進入新的工作模式;如果模塊接收無線數(shù)據(jù)并通過串行端口發(fā)送數(shù)據(jù)，則需要發(fā)送完之后才能進入新的工作模式。所以模式切換只能在AUX輸出1的時候有效，否則會延遲切換。

對于OLED模塊的軟件設計，首先進行OLED初始化，片選信號初始化，初始化SPI，設置時鐘模式為高速模式，之后對OLED寫數(shù)據(jù)，通過硬件SPI發(fā)送數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)，寫入命令。期間需要對SSD1306進行初始化，保證OLED能夠被SSD1306有效驅動。對單片機外部中斷初始化，開啟GPIO時鐘，設置外部中斷的模式，設置NVIC參數(shù)。

4? 結語

該文主要從系統(tǒng)設計方案、系統(tǒng)硬件電路設計、系統(tǒng)軟件設計3個部分對數(shù)字無線對講機展開設計，為了保證無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃?，采用了遠距離無線傳輸技術Lora，是的該對講機能夠實現(xiàn)遠距離通信。

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