CN105469587A - 一种激光传递语音的方法及其装置 - Google Patents
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- G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
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Abstract
提出一种以红外线作为传递信息的载体传递语音方法，在发射端将要发送语音指令通过键盘进行编码，把编码的语音信号调制到红外激光载波上发射，在接收端译码后，通过语音合成芯片还原语音信号，实现红外语音通信。构建以单片机、键盘电路、红外发射电路、红外接收电路、LCD液晶显示模块、语音播放模块等组成的实现装置。发送时，先通过键盘输入语音指令代码，其红外编码通过脉冲位置调制的方式调制在由单片机定时器产生的38kHz高频载波上，并通过红外发射电路发射出去；接收端利用一体化接收头完成红外线的接收、放大、解调，还原成编码信号，单片机解码后，根据预录语音的地址，对应的发出命令语音相应的语音命令系统，实现激光传递语音指令。
Description
1、技术领域
语音是最直接、最自然的联络方式，而红外激光通信因其保密性好、不受无线频率管制被广泛应用，但红外激光通信无法直接传递语音信号。本文通过将发送的语音信号进行编码并与键盘一一对应，将信号编码调制到红外载波上，实现红外语音通信，在接收端译码后通过语音合成芯片还原语音信号，从而实现红外激光通信传递语音信号的目的。
2、背景技术
语音通信系统主要是通过电话线、蓝牙、互联网、WIFI和GPRS等，但是其具有成本高、设计复杂、功耗高等缺点。由于红外通信保密性好，不受无线频率使用管制，而且在夜间无线静默状态下不增加被发现的概率。红外激光通信是通过将电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现数据收发的，利用940nm近红外波段的红外线作为信息的载体，将二进制信号调制为若干脉冲信号，最后驱动红外线发射元件(如红外发光二极管)发射红外信号，接收端收到红外脉冲信号后，将红外信号转换为电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。
语音通信是人类最普遍最直接的通信方式，接收语音信号指令是最方便的。但由于红外激光通信不能直接传送语音信号，必须解决声音指令的编码和语音合成芯片播报问题。
3、发明内容
本发明运用红外激光通信原理以和单片机及其外围控制与接口芯片，构建一种基于单片机的红外激光传递语音信号装置。以红外线作为传递信息的载体，在发射端编码，将发送语音指令通过键盘进行编码，把编码的语音信号调制到红外激光载波上发射，在接收端译码译码后，通过语音合成芯片还原语音信号，就可实现红外语音通信。硬件部分以AT89C52单片机为主控制芯片，由红外发射模块和红外接收模块组成，其中红外发射模块实现键盘指令输入、红外信号编码和红外发射；红外接收模块由红外接收电路和语音播报电路组成，实现的功能是红外信号接收与语音播报。
该系统由键盘电路、红外发射电路、红外接收电路、LCD液晶显示模块、语音播放模块等由以下几个部分组成。
本发明采用低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52单片机。AT89S52单片机有4个8位并行I/O口，本发明红外发射部分和接收解码部分合并设计，所以只需采用一片单片机。系统由单片机、键盘电路、LCD显示线路、红外发射电路、红外解码电路和语音播放模块组成，AT89S52内部拥有8KB的程序存储器，足够本系统的程序存储，所以不需要扩展外部存储器。单片机的外围电路由晶振电路、电源电路、复位电路构成。系统的总体框图如图1所示。
系统以单片机为信息处理和控制为核心，当需要发送红外指令时时，首先通过键盘电路输入指令，由单片机识别出按键所代表的指令并将指令所对应的红外编码通过脉冲位置调制的方式调制在由单片机定时器产生的38kHz高频载波上，然后将红外信号通过红外发射电路发射出去，完成语音指令的下达。
在接收模块在，利用一体化接收头完成红外线的接收、放大、解调，还原成低频编码信号，再将解调后的信号输入单片机外部中断0引脚，通过计算信号下降沿之间的宽度来实现信号的解码。然后，单片机根据解码后得到的指令控制LCD液晶与语音芯片进行相关内容的显示和语音播报，即在单片机的控制下，红外解码后，根据预录语音的地址，对应的发出命令语音相应的语音命令系统，即达到激光传递语音指令目的。
4、附图说明
图1是系统的总体框图；图2是系统的接线图
实现步骤
(1)红外发射电路
在红外数据发射的过程中，由于发送信号时的平均电流需要达到几十毫安，所以需要用三极管去驱动红外二极管.三极管9013是一种常见的NPN型硅小功率三极管，放大倍数40到110.本系统中三极管9013发射极接地，基极通过4.7k欧姆的限流电阻与单片机P1.7引脚相连，红外发光二极管的一端与三极管集电极相连，一端通过一个100欧的电阻与电源VCC相连.在该电路中，三极管处于开关状态，红外编码与载波经单片机调制后直接从P1.7口输出，作用于三极管基极，控制红外发光二极管的导通从而来发送红外信号。
(2)红外接收电路
HX1838是常用的一体化红外接收头，该一体化接收头具有宽电压适应、低功耗、高灵敏度、优良的抗干扰的优点，广泛应用于家用电器、空调、玩具等红外遥控的接收.HX1838内部电路包括红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路，通过这一系列的电路可以将30kHz到60kHz的红外信号还原出发射端的信号波形。接收头对外只有三个引脚，第一引脚接单片机P3.2，第二引脚接地，第三引脚上并联一个100欧的电阻与一个104F的电容相连，电阻一端接VCC，电容一端接地。红外接收头在接收到红外信号后经过相应的数据处理，从P3.2口将还原出的红外数据输入给单片机，由单片机进行进一步的解码。
(3)LCD液晶显示电路
LCD1602共有16个引脚，其中第一与第十六引脚接地，第二与第十五引脚接VCC，第三引脚通过变阻器接地构成对比度调整电路，4到14引脚中，RS、R/W和E为读写控制端分别接到单片机的P1.4、P1.5和P1.6，DB0至DB7为三态数据线，与单片机的P0脚相连，作为双向数据接口。
(4)ISD4004语音播报电路
ISD4004与单片机通过SPI接口进行通信，其中片选(SS)与单片机引脚P2.1相连，低电平有效；串行输入(MOSI)与单片机P2.2相连，单片机通过这条线对ISD4004数据输入；串行时钟(SCLK)与单片机P2.0相连，由单片机提供时钟信号，三者都连有4.7k的上拉电阻.音频输出(AUDOUT)通过0.1uf的滤波电容与运放LM386相连，信号经LM386放大后，由扬声器输出.LM386采用50倍增益的标准电路连接。
Claims (2)
1.一种激光传递语音指令方法及其装置，其所示的激光传递语音的方法是：
以红外线作为传递信息的载体，在发射端编码，将发送语音指令通过键盘进行编码，把编码的语音信号调制到红外激光载波上发射，在接收端译码后，通过语音合成芯片还原语音信号，就可实现红外语音通信。硬件部分以AT89C52单片机为主控制芯片，由红外发射模块和红外接收模块组成，其中红外发射模块实现键盘指令输入、红外信号编码和红外发射；红外接收模块由红外接收电路和语音播报电路组成，实现的功能是红外信号接收与语音播报。
2.如权利要求1所述的一种激光传递语音指令装置，其特征是所述装置组成，其特征是：
该装置以单片机为信息处理和控制为核心，当需要发送红外指令时时，首先通过键盘电路输入指令，由单片机识别出按键所代表的指令并将指令所对应的红外编码通过脉冲位置调制的方式调制在由单片机定时器产生的38kHz高频载波上，然后将红外信号通过红外发射电路发射出去，完成语音指令的下达。
在接收模块在，利用一体化接收头完成红外线的接收、放大、解调，还原成低频编码信号，再将解调后的信号输入单片机外部中断0引脚，通过计算信号下降沿之间的宽度来实现信号的解码。然后，单片机根据解码后得到的指令控制LCD液晶与语音芯片进行相关内容的显示和语音播报，即在单片机的控制下，红外解码后，根据预录语音的地址，对应的发出命令语音相应的语音命令系统，即达到激光传递语音指令目的。
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