基于ZigBee的无线语音传输系统的设计 - 图文

西南科技大学城市学院本科生毕业论文

3.3 CC2430模块硬件设计与实现

为了进行相关研究，CC2430模块是必需的，为了降低应用成本，决定自行设计无线模块。TI提供了模块的参考设计，故可以作为参考。TI的参考设计中模块体积较大，对于实际应用不太合适，所以首先的目标是缩小模块的体积。另外其使用的某些器件如32MHz 3mm*2.5mm小体积贴片晶振在国内很难买到，价格也较高，故换成5mm*6mm的，体积略大但不会有太大影响，价格便宜也容易购买。

表3-1 CC2430模块的参考设计 设备号 CC2430BALUN_REFDES CC2430DB_REFDES CC2430EM_REFDES CC2430EM_DISCRETE_REFDES 说明 CC2430 Anaren 不平衡变压器参考设计 CC2430DB参考设计 CC2430EM参考设计 CC2430EM 离散参考设计 3.3.1 CC2430 模块的电路图

图3-4 CC2430 模块的电路原理图

3.3.2 硬件方面的设计

硬件方案主要的设计要求是低成本，为此充分利用CC2430的12位A/D转换器和可编程PWM通道，实现语音信号的A/D和D/A转换，从而无需外部的语音Codec（编解码器）器件，降低了成本，系统更加精简。

1、硬件总体构架

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语音通信系统的总体架构为：以CC2430 ZigBee单芯片为核心，利用其8051单片机内核的ADC外设完成对语音信号的A/D转换，利用PWM功能构成DAC完成语音的播放，数据的收发则通过片内的RF前端完成，外围附加放大与滤波电路。为了实现语音通信，设计了语音通信测试平台。

3-5图 语音通信平台

各个部分的主要功能：

APR9600：通过话筒接受到的语音，经过芯片的处理得到的模拟信号就发送给2430处理；从2430模块接受到的语音通过一系列的处理就可以直接驱动喇叭实现语音的输出。

CC2430：发送语音时，完成对模拟语音信号的采集，将其转变为数字信号，并打包成MAC数据帧，通过片内的射频收发器发送出去。接收语音时，读取射频 收发器FIFO缓存的语音数据，并由PWM通道输出，以完成语音播放。

电源：由外部电源适配器提供+5V输入，经3.3VLDO降压供给CC2430，语音电路则由+3.3V降压到3V供电。

2、硬件电路的设计

①语音的采集电路，首先要选择语音采集芯片—APR9600，下图为芯片APR9600管脚排列：

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图3-6 芯片APR9600管脚排列

注：

表3-2 管脚功能说明

管脚 1、M1 功能 第一段控制或连续录放控制（低电平有效） 2、M2 第一段控制或连续快进控制（低电平有效） 3、M3 4、M4 5、M5 6、M6 第三段控制（低电平有效） 第四段控制（低电平有效） 第五段控制（低电平有效） 第六段控制（低电平有效） 17、MICIN 18、MICREF 19、AGC 20、ANA-IN 话筒输入端 话筒输入基准确 自动增益控制端 线路输入端 16、VCCA 模拟电源正端 管脚 15、SP- 功能 外接喇叭负端 7、OSCR 震荡电阻 8、M7 第七段控制及片溢出指示（低电平有效） 9、M8 第八段控制（低电平有效）及操作模式选项 10、BUSY 11、BE 21、ANA-OUT 线路输入端（话筒放大器输出端） 22、STROBE 工作期间闪烁指示灯输出端（低电平有效） 23、CE 复位、停止或启动键、停止键（高电平有效） 模式设置端 忙信号输出（工作时为0，平时为1） 24、MSEL1 键声选择（按1为有键声，0则无） 25、MSEL2 26、EXTCLK 27、RE 28、VCCD 32

模式设置端 外接振荡频率端（用内部时钟接地） 录放选择端（0为录音、1为放音） 数字电路正电源 12、VSSD 数字电路电源地 13、VSSA 模拟电路电源地 14、SP+ 外接喇叭正端

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②APR9600芯片的全功能的使用

图3-7 APR9600芯片的全功能框图

图3-8 APR9600芯片的全功能电路图

注：在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号可以通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。

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