机中的 逻辑，通常有效作用半径米，传统速度可达，年将通信速率扩 展到的高达，红外技术采用点到点的连接方式，发射接收具有方向性，具 有体积小功耗低连接方便简单易用数据传输干扰少速度快保密性强成 本低廉的特点。因此广泛应用于各种遥控器，笔记本电脑，个人数字助手，移动 电话等移动设备。但红外技术只是种视距传输技术，有效距离近，发射角度较小， 般不超过度，两台相互通信的设备之间必须对准，而且传输数据时两台设备之 间不能有阻挡物，只能限于两台设备通信，无法灵活构成网络，且无法用于边移动边 使用的设备，另外，设备中的核心部件易磨损。 蓝牙技术 蓝牙技术使用全球统开放的的频段，采用跳频扩频技术 实现设备之间的无线互连，有穿透能力，能够全方位传送，主要面对网络中各种数据 和语音设备，通过无线方式将它们连成个微微网。多个微微网之间也可以形 成分布式网络，从而方便，快速的实现各类设备之间的通信。蓝牙技术作为 种新兴的技术，主要具有以下特点规范的开放性产品的互操作性及兼容性公用 通信频段以及提供大容量的语音和数据网络。蓝牙技术目前只是种行业联盟制定的 短距离无线通信规范。 技术标准是无线局域网的国际标准，使用的频段，采第章绪论 用直接序列扩频技术进行调制解调增强了抗干扰能力，提高了传输速度。 无线网络的最大优点是兼容性，只要在原有网络上装上，就 可以提供无线网络服务，终端设备只要装上无线网卡，就可以访问所有网络资源，象 使用有线局域网样方便，却免除了布线的麻烦。具有有线等价保密机制 确保数据安全。以其具有穿透能力，全方位传送，建网 速度快，可用来组建大型无线网络，运营成本低，投资回报快等特点，正逐渐受到电 信制造商和运营商的青睐，目前此种设备还比较昂贵，妨碍了其推广和应用。更多新 的标准正在制定之中。速度更快的使用与相同的正交频分多 路复用调制技术，同样工作在频段，速率达，比目前通 用的快了倍，并且完全向后兼容，将有可能被大多数无 线网络产品制造商选择作为产品标准，而下代的标准可望达到 。 微功率短距离无线通信技术 近年来，随着大规模集成电路技术的发展，短距离无线通信系统的大部分功能都 可以集成到块芯片内部，般使用单片数字信号射频收发芯片，加上微控制器和少 量外围器件构成专用或通用无线通信模块，所有高频元件包括电感振荡器等已经全 部集成在芯片内部，致性良好，性能稳定且不受外界影响。射频芯片般采用 调制方式，工作于频段，通信模块般包含简单透明的数据传输协议或使用简 单的加密协议，发射功率工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成，用户不 用对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本 的数据无线传输功能。新代短距离无线数据通信系统具有体积小功耗低稳定性 好抗干扰能力强等优点，而且开发简单快速，可以方便地嵌入到各种设备中，实现 设备间的无线连接，因此，较适合搭建小型网络，在工业民用领域得到较为广泛的 应用。 当今，全球无线通信产业主要体现出两个特点是公众移动通信保持增长态势 强劲，但也存在发展不均衡的现象。具统计，年全球移动用户数增长率在以 上，在市场值方面，比上年增长了以上。尽管全球移动市场在增长，但这种增 长也呈现出很大的不均衡性。从用户数来看，在北美欧洲等发达国家和地区，由于 移动用户普及率已经很高，因此新增用户数日益减少而在亚洲非洲等地区移动用 户数增长迅猛。从用户创造的价值来看，欧美发达国家的值远远超过了新兴的 发展中国家。二是宽带无线通信热点技术研究和应用十分活跃。目前，我国的移动通 信市场呈现持续快速增长的局面，移动用户总数达到亿左右，用户普及率达到 左右。所以，我国移动通信用户普及率相对还比较低，仍有相当巨大和持久的增长空 间。 除传统的公众移动通信外，全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃，常州工学院计算机信息工程学院毕业设计说明书 热点不断出现。这包括技术技术技术等等，呈现百花齐放 的局面。这些技术的出现和发展，给整个无线通信产业注入了勃勃生机。 关于频段的历史背景应用前景及发展现状 般来说，无论组织或个人，希望使用频段进行无线通信，都必须向当地政 府申请许可证并交纳定的管理费用。但有三个频段是例外， 手机辐射的效果。 最终我们确定用两块带无线收发器和增强型内核的无线收 发模块来作为我们无线耳机的主要部件。以下为无线耳机硬件设计原理图 图无线耳机硬件设计原理图 整个运行过程为用户从麦克风传播模拟音频信号，经过滤波和放大再由转 换器将模拟信号转化为数字信号。由控制收发器发出信号从天线发出，由另 个无线耳机的天线接收，同样由该耳机的微控制器控制前端接收，再通过 转换器转换为模拟信号再由扬声器耳机播出。 在第三章我们将从电路设计的角度来分析硬件的设计。第章系统方案的总体设计 器件的选择 经过前面方案的讨论，我们最终使用的器件也已经决定。 无线收发芯片我们选择 收发器是推出的系统级芯片之，采用先进的 工艺的引脚封装以芯片结构为基础，将 射频输入位通道通用异步收发器 实时计数器看门狗定时器全部集成到单芯片中内部有电 压高速器工作电压和电压监视，通常开关时间小于，数据 速率，输出功率不需要外接滤波器，是 目前世界首次推出的全球通用的完善的低成本射频系统级芯片。该芯片将 在第三章作详细介绍。 用于演示使用的板我们选用的为它的芯片引脚图如图 所示 图的引脚图 该芯片的引脚功能如表所示 表引脚功能表 引脚名称功能描述 片选 串行时钟 串行输入 串行输出 页面写保护 保持请求信号输入 电源 接地 关于该的使用将在第三章作介绍。 常州工学院计算机信息工程学院毕业设计说明书 第章系统各部分硬件的设计 第章系统各部分硬件的设计 系统的总体设计 图硬件设计原理图 如图所示,该无线耳机系统主要模块就是这块无线收发芯片,它的内部 集成了无线收发芯片兼容转换器通用输入输出 电源管理模块，还附带有脉冲宽度调节器串行外设接口看门狗 唤醒定时器振荡器。外围部件主要有外部存储器晶振 偏压电阻器天线耳机以及扬声器。 无线耳机的工作过程我们已经在第二章第小节提过，在这章，我们从电路的 角度来剖析下系统的硬件构成，用以解释无线耳机的工作过程是如何实现的。 首先给出以无线收发芯片为中心的核心电路，而后给出了麦克风输入电 路和扬声器输出电路，最后描述了下天线与的接口电路。 无线耳机核心电路 图核心电路图 图是该无线耳机设计的核心电路。常州工学院计算机信息工程学院毕业设计说明书 该电路图中，以公司开发的无线收发芯片为核心。 用来作为与之间通信的插口。由于并没有用到该插口 的所有引脚，该外围器件的面积可以适当缩小。当程序固化在芯片内部即不需要 的时候，该外围器件可以被省略。 电阻与用来减小通到引脚上的电流，防止读入 中程序时电流过大导致发热过多将其烧坏。 电阻与分别与以及连接，通过分压决定了每块板的主从功能。 其中的电容都是为了滤去电路板引起的杂波，以减小无线耳机通信时由于 传输环境造成的杂音。 最右边的粗黑线是环形天线，射频将语音信号通过天线传播出去由另外个无线耳 机收发系统的天线接收。关于天线的介绍我们将在本章节的第四节给出详细的介 绍。 在该电路中，可以清楚地看到该电路的核心芯片是位于电路中心的，它 是无线耳机系统的无线收发芯片。我们已经在第二章将它与其他方案进行了比较，解 释了最终选用这块芯片的具体原因。在接下来的这节我们将从这块芯片的引脚和功 能出发对这块芯片作详细的介绍，通过本节，大家对这块芯片应该会有系统 的认识，并借此理解它实现无线耳机功能的原理。 简介 收发器是推出的系统级芯片之，采用先进的 工艺集成在金属氧化物的半导体材 料上的引脚四侧无引脚扁平封装 以芯片结构为基础，将射频增强型微处理器 输入位模数数模转换器通道 通用异步收发器串行外设接口脉 冲宽度调节器实时时钟看门 狗定时器全部集成到单芯片中，可工作在低电压下，待机电流可低至 ，同时器件还带有唤醒定时器，不需要外接滤波器，是目前世界首次推出的 全球通用的完美的低成本射频系统级芯片。该芯片的外围元件只有个晶振 和个偏置电阻。适用于无线耳机无线鼠标和键盘无线手持终 端无线频率识别数字视频遥控和汽车电子及其它短距离无线高速应用。 芯片引脚功能以及结构 芯片的引脚功能 采用脚封装，其引脚排列如图所示，各引脚功 能如下第章系统各部分硬件的设计 有个数字引脚，由口和口 组成，除了只能用于输入外，其余都是双向引脚，而且大部分数字 有复用功能。口各个引脚的复用功能如表所列。 表口引脚的复用功能 引脚 复用功能 引脚 复用功能 此外，口还有两个控制寄存器和。其中的控制优先 级高于。设计时可以通过设定来决定哪些引脚使用复用功能，没有选 用复用功能的引脚则为通用接口，而可用来设置这些口是输入还是 输出。 图芯片引脚图 口只有个引脚，可设为接口或，使用时，只能作为常州工学院计算机信息工程学院毕业设计说明书 主机。接口的引脚功能如下 串行数据输入脚 串行数据输出脚 串行时钟引脚。 带有个模拟输入引脚，其中为的路模拟输入， 为参考电压。此外，该器件还有个天线接口引脚和以及两 个晶振引脚和。 必须用高精度的晶振，为了支持的传输速率，设计时还必须采用 以上的晶振。 的其它引脚还有个。其中用于连接外部偏置参考电阻， 用来连接外部参考电压。其余为电源和接地脚。 内部结构 从芯片的内部结构图可以看出，内有增强型内核无线收发器 路的模数转换器异步串口接口输 出振荡器看门狗和唤醒定时器，此外，还内置了专门的稳压电路。 微处理器 微处理器的指令系统与工业标准的指令系统相兼容，但两者的指令 执行时间有些不同。通常，的每条指令执行时间为个时钟周期，而工 业标准的每条指令执行时间为个时钟周期。比工业标准增 加了接收器接收器唤醒定时器个中断源，以及个与 样的定时器。内含个与相同的，在传统的异步通信方式下， 可用定时器和定时器作为的波特率发生器。为了便于和外部区进行 数据传递，的还集成个数据指针。微控制器的时钟直接来源 泉于晶振。微处理器中有字节的数据和字节