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基于nRF24E1无线耳机的设计 基于nRF24E1无线耳机的设计

格式:word 上传:2025-12-19 00:10:46
引脚可能就用于其他目的比如其他设备或者通用输入输出。的运行程序放在外部串行中,当芯片上电开始工作时,其内部的引导程序会通过接口,将外部中的主程序导入的具有,没被程序占用的可作为片内使用中,接着执行跳转指令,开始运行主程序。在的内部存储空间中,用于存储引导程序。上电后,它可将中存储的程序下载到的程序运行空间,另外的为数据存储器。所有开发装置调试通过的程序,最终要脱机运行,即将仿真中运行的程序固化到脱机运行。单在开发装置上运行正常的程序我们用的开发软件时运行正常的程序,固化后脱机运行并不定同样正常。若脱机运行有问题,则需分析原因,如是否总线驱动功能不够或是对接口芯片操作的时间不匹配等。经修改的程序需再次写入,然后再脱机运行,直到正常为止。麦克风输入电路和扬声器输出电路在节我们介绍过核心电路的技术,接下来我们将介绍该设计的另部分,麦克风输入电路和扬声器输出电路。图为麦克风输入电路图麦克风输入电路图为麦克风的输入设计电路,由图看出麦克风将从和的接口上反馈的信号放大了倍。信号增大的部分是用来输出给耳机的,如果用了有线的耳机,那么输入功率就可以降低。,以及集成了麦克风输入的滤波参考电压,作为输入的参考电压在,和与麦克风和它的偏压电阻器并联而分配电压,因为的分压作用,从上得到的电压就减少了麦克风基于以及高通滤波器和和偏压电阻器确保从麦克风发达器中以正常模式输出是可选非耦合电容。它们的功能是从麦克风线以及板的金属轨道过滤处能量为了防止的端因前面提及的麦克风而产生波动,在涉及输入阶段的电压问题上都装了滤波器在电阻的选用上最好选用可以让和的相同的通过电池供应的和在上保留的噪音未经过滤就给端,影响的表现由于和高速传递过滤器和,麦克风信号会出现偏差校正电阻和可以保证从麦克风括音器上输出的普通模式的信号总是在的输出范围当中是可选择的耦合电容。他们的作用是用来过滤上的通过麦克风和经过很长途径截取下来的能量。截下的能量通过个电容从新充电定期的输出给。接下来再对扬声器输出电路作详细说明见图。图扬声器输出电路低通滤波器电路是用来滤去装载的高频。反向器使相位与输入相反。增强电路带负载的能力。放大器是为了放大由于板和麦克风线路削弱的信号。电压过滤器是用来过滤从上端输出的不需要的调制信号。变极器从出获得能量供应,确保反馈信号中只含有从和其他连接上输出的编码音频。个低传输的过滤器用来过滤高频的载波信号用来避免在以后阶段的回转率限制。主要的重复频谱滤波器是由个的低传输元件组成的。用部件的更进步的高频滤波器是由个并且利用限制带宽为的扬声器组成的。联合是扬声器的信号来源,减少损耗。频率由和扬声器电路电阻决定。无音控制是由演示硬件中的实现的,其作用是限制扬声器输出到个适当的水平,在最后的音量控制中也有提及。是用来连接演示硬件和电话的。演示主板的扬声器输出现在可以和电话的麦克风输入连接起来。输出频率振幅是由,和联结的在电话输入中到达个适合的水平。自从扬声器从电话的输入端变为从的输入后从麦克风放大器获得的信号也被削减。通过调整电话的音量,也被调整到适合的。以上所介绍的电路图无线收发核心电路扬声器电路麦克风电路就是组成整个设计的三个部分。本电路再经过修改,使产生的噪音减到最低限度。基本符合了无线耳机的性能要求。由于无线耳机是通过空气传播信号的,所以天线的选择极其重要,接下来就将该部分作详细的介绍。天线的设计及其与的接口电路所谓天线,简而言之,就是个特定形状的导体,它可以将电流转化为射频能量以电波形式发射出去,或者将射频能量转化为电流或者同时兼具二者的功能。任何个无线系统都有天线,天线设计的好坏直接影响无线系统的收发能力。由于天线设计理论十分深奥,需要较多的物理和数学的知识,此处不准备多作介绍,仅给出本系统天线设计的些要点和相应的电路图。图为单端天线的设计及其与的接口电路该电路图包含了在个短射程的通信系统中实现所需的全部电路。布线图周围所有用到的数字信号,输入均可与用户使用的外设部分相联。所需的串行的程序代码包含在电路中,是标准的型。电路自带供电和接地,这部分应用电路的供电应与任何高电流的外设供电滤波分离。单端天线使用个不同的单端匹配网络。实际应用中应注意以下几点可用频带通过局部调节来决定晶振频率应从,和这五个配置表指定的不同值中选择,通常数据率为时使用数据率只能是或图天线的设计及其与的接口电路对本系统这种定位于低成本低功耗便携的短距离的基于的通信系统而言,设计天线需要考虑以下因素体积小成本低容易安置。从这几个角度出发,放置于系统所在印刷电路板上的印刷单极天线应该是最佳选择,它几乎不需要增加系统的成本,而且我们可以通过简单地通过微调其印刷天线的长度来调试。根据天线理论,当单极天线长度为电波波长的四分之时收发效果最好,所以我们常常会遇到波长单极天线之类的说法。下面我们来计算电波在单极天线周围的印制板中的波长之所以计算的波长,是因为本系统工作的频率范围是,取计算天线长度,可以使系统在整个频率范围内得到较好的收发效果。我们将天线印在厚为的标准双面印制板上,般的印制板在的电介质常数ε,单极天线的宽度为,根据这些参数,我们可以算出环绕着单极天线周围物质的电介常数为ε,由无线电波的基础知识可得电波在此印制板上的波长为因此,天线长度为将天线布在板厚材质的印制板上,采用波长单极天线。板材在时电介质常数为,单极天线的宽度,在这些参数给定的情况下,计算单极天线周围物质的电介常数为,从而可算出此条件下波长为,波长即。但将天线布在印制板上,为了使其在更容易谐振,需将长度再加长。最后,其天线在印制板上形状就像线长,线宽导线。图环形天线图鞭形天线在实际应用中,天线经常被设计成两种形状,种是环形天线如图所示,种是鞭形天线如图所示。环形天线的好处在于可以节省电路板的面积,使整个系统显得紧凑,但它的天线增益比鞭形天线要小。虽然后来实测时发现使用环形天线的系统通信距离要比预计的小,而且误码率在传输速率下较大。但是由于该无线耳机工作在传输速率,而且本设计最重要的就是设计板的面积定要小。所以我们最终选择的还示环形天线。板的设计该系统虽然以芯片为核心,但实际上主要由该芯片内部的增强型控制该芯片的主要功能。所以其实该系统实际上也就是单片机应用系统。单片机应用系统产品在结构上离不开用于固定单片机芯片及其他元器件得印制电路板。通常,这类电路板布线密度高焊点分布密度打,需要双面,甚至多层板才能满足电路要求。编辑电路板时,需要遵循下列原则,晶振必须尽可能地靠近的晶振引脚,且晶振电路下方不能走线,最好在晶振电路下方放置个与地线相连的屏蔽层。电源接地要求。在双面印制电路板上,电源线和地线应安排在不同的面上,且平行走线,这样寄生电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片,入驱动器等应采用单点接地方式,即这类芯片电源地线应单独走线,并直接接到印制电路板电源地线入口处。电源线和地线宽度应尽可能大些,或采用单点接地方式。模拟信号和数字信号不能共地,即采用单点接地方式。在中低频应用系统晶振频率小于中,走线转角可以取在高频系统中,必要时可以选择圆角模式。尽量避免使用转角。对于输入信号线,走线应尽可能地短,必要时在信号线两侧放置地线屏蔽,防止可能出现地干扰。不同信号线避免平行走线,上下两面地信号最好交叉走线,相互干扰可减到最小。在设计印制电路板时,最容易忽略未用单元电路输入端地处理因为原理图没有给出。尽管它不影响电路地功能,但却可增加系统地功耗,尤其是当系统靠电池供电时,就更应该注意未用单元引脚的连接,。首先我们必须了解印制电路板设计的原则。本系统遵循了般的抗干扰原则,即将模拟地与数字地分开,在电源处点接地。除此之外,本系统在布局时有意将模拟元件与数字元件分开,模拟部分集中在板的右半边,数字元件主要集中在左半边,为了提高两部分的抗干扰能力,我们将的左右两边分别敷铜,数字地采用网格状敷铜,模拟地采用填充形敷铜。另外,在模拟元件的电源与地之间并接和去耦电容,这些措施有效地减少了模拟电路的高频噪声和低频噪声。在本系统未采用上述措施时,即便话筒未接入,我们仍可从耳机中听到很大噪声。采取上述措施后,特别是在模拟元件的电源与地之间接入和去耦电端有可能悬空时,需加上拉或下拉电阻,将信号钳位在高电平或低电平。输出与功放之间未加隔直电容。要求输入的信号为交流信号,此芯片内置偏置电路,因此,如果输入信号带有直流分量,经过的放大后,将远远超过芯片的输出动态范围,语音信号失真到不可分辨的地步。原因没有完全理解芯片的工作原理就着手设计电路。前级放大运放与后级功放的电源与地之间未加大电容去耦。设计电路时的念之差,使得整个音频系统的低频噪声到了难以忍受的地步,而且此噪声在音频范围内,低通滤波无济于事。后来在运放和功放的电源与地之间分别加入电容,低频噪声显著减少。原因忽视了模拟系统抗干扰的重要性。从上面的分析我们可以看出,第次做的板与第二次的差别仅仅是个下拉电阻个去耦电容和个隔直电容。就这么个不起眼的小元件,却直接影响到系统的稳定性抗噪性甚至直接决定系统能否正常工作。通过这次经历,我深刻地认识到细节对任何设计都是那么重要。完成该设计后,我发现该无线耳机的传输距离只能到达多米,再远就噪音变大,声音变小甚至听不见,我认为可以加个功率放大器。虽然尝试了下,但是目前没有成功。经过这次毕业设计,我觉得自己的动手能力和思考能力甚至创新意识都得到了提高。我充分认识到实践的重要性,本次毕业设计不是终点,我将在以后的求学道路中不断寻求实践的机会。致谢
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