CN208806796U - 一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其基于433MHz频段进行呼叫器和主机之间的通信，使得呼叫器与主机之间的信号接收灵敏度高，绕射性能好。而且，本实用新型的433MHz无线发射和接收电路中采用A7108芯片实现，使得呼叫器具备远距离传输能力，同时具有功耗低的特点。在空闲时间，系统是休眠状态，此时功耗极低，当呼叫器收到主机无线信号时自动唤醒系统并正常收发数据。

Description

一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统

技术领域

本实用新型涉及一种呼叫器系统，具体涉及一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统。

背景技术

目前，市面上的呼叫器多为按铃式呼叫器，即客户按一下呼叫器，总台那边响一下哪个客户需要服务，再由工作人员过去询问，也就是说工作人员无法一次性获知用户的实际需求，这样很浪费人力，由此产生了语音呼叫器。而语音呼叫器多为有线语音呼叫器，这需要在装修的时候布线，很不方便。

除了有线语音呼叫器，还有基于WIFI的无线语音呼叫器，基于WIFI的无线语音呼叫器克服了有线语音呼叫器需要布线的问题，适用比较方便。但是，基于WIFI的无线语音呼叫器的弊端在于需要每个房间都要有WIFI覆盖，而且信号要好，否则就会出现无法传输语音的问题。另外，WIFI的频段是2.4GHz，其穿墙能力很弱，所以只要距离一远就会出现语音传输异常的问题。由于呼叫器是电池供电，这就要求整个系统电路要做到低功耗，而基于WIFI的无线呼叫器时刻与路由器进行连接，很耗电，无法做到长时间有电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其功耗低且传输距离远。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，包括通过无线语音信号进行通信的呼叫器和主机，

所述呼叫器设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音播放电路和语音采集电路，所述供电电路连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，该供电电路包括电池、降压电路和电池管理电路，降压电路连接电池，而电池管理电路连接电池以及充电器；所述433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音采集电路均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；

所述主机设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音播放电路、语音采集电路和操作显示界面，所述供电电路包括降压电路，连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，所述433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音采集电路、操作显示界面均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；

所述呼叫器的433MHz无线发射和接收电路和主机的433MHz无线发射和接收电路相同，该433MHz无线发射和接收电路采用A7108芯片实现。

所述呼叫器和主机的单片机型号均为STM32F030K6T6。

A7108芯片的SDO引脚连接单片机的PA10引脚，A7108芯片的SCK引脚连接单片机的PA9引脚，A7108芯片的SCS引脚连接单片机的PA8引脚。

所述单片机连接有一外围供电管理电路，所述外围供电管理电路包括电感L4、电阻R17、MOS管Q2、电容C7、电容C8，所述MOS管的栅极一方面连接单片机的PB4引脚，另一方面经电阻R17连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，MOS管的源极经由电感L4连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，而MOS管的漏极连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，同时还经由并联的电容C7和电容C8接地。

所述呼叫器和主机的降压电路采用低压差稳压芯片RT9193-3.3V实现；所述呼叫器的电池管理电路采用充电管理芯片TP4056实现。

所述呼叫器的存储电路采用存储芯片SST25VF016B-50-4C-S2AF实现，该存储芯片连接单片机和降压电路。

采用上述方案后，本实用新型基于433MHz频段进行呼叫器和主机之间的通信，使得呼叫器与主机之间的信号接收灵敏度高，绕射性能好。而且，本实用新型的433MHz无线发射和接收电路中采用A7108芯片实现，使得呼叫器具备远距离传输能力，同时具有功耗低的特点。在空闲时间，系统是休眠状态，此时功耗极低，当呼叫器收到主机无线信号时自动唤醒系统并正常收发数据。

此外，本实用新型中的呼叫器和主机采用型号为STM32F030K6T6的单片机实现，其采用了8位8KHZ采样，使得无线通讯的空中速度100Kbps,在不损失语音采集质量的同时，亦有足够的传输带宽保证数据实时传输。

附图说明

图1为本实用新型之实施例无线语音呼叫器系统的原理框图；

图2为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的降压电路的电路图；

图3为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的单片机结构图；

图4为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的433MHz无线发射和接收电路的电路图；

图5为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的存储电路的电路图；

图6为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的语音采集电路的电路图；

图7为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的功放电路及语音播放电路的电路图；

图8为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的语音采集电路的电路图；

图9为本实用新型之实施例无线语音呼叫器的单片机外围供电管理电路的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型揭示了一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其包括通过无线语音信号进行通信的呼叫器1和主机2。

其中，呼叫器1设有供电电路11、单片机12、433MHz无线发射和接收电路13、存储电路14、功放电路15、语音播放电路16和语音采集电路17，供电电路11连接单片机12、433MHz无线发射和接收电路13、语音采集电路17、功放电路15和语音播放电路16，并为这些电路提供工作电压，该供电电路11包括电池111、降压电路112和电池管理电路113，降压电路112连接电池，而电池管理电路113连接电池以及充电器。433MHz无线发射和接收电路13、存储电路14、功放电路15、语音采集电路17均连接单片机，而语音播放电路16连接功放电路15。

主机2设有供电电路、单片机22、433MHz无线发射和接收电路23、功放电路24、语音播放电路25、语音采集电路26和操作显示界面27，其中，供电电路包括降压电路21，其连接单片机22、433MHz无线发射和接收电路23、语音采集电路26、功放电路24和语音播放电路25，并为这些电路提供工作电压，降压电路21还连接充电器。433MHz无线发射和接收电路23、功放电路24、语音采集电路26、操作显示界面27均连接单片机22，而语音播放电路25连接功放电路24。

本实用新型的呼叫器1通过语音采集电路17采集语音信息，通过单片机12将语音信息进行语音编码，再由433MHz无线发射和接收电路13将语音信号发送给主机2进行语音播放；同时主机2也可通过语音采集电路26采集语音信息，通过单片机22进行语音编码，再由433MHz无线发射和接收电路23将语音信号发送给呼叫器1，呼叫器1上的433MHz无线发射和接收电路13接收到语音信号后，由单片机12进行语音解码，最后由语音播放电路16播放出语音信息。

如图2和图3所示，呼叫器1的供电电路11包括电池111、降压电路112和电池管理电路113，其中，该电池111通过降压电路112给系统供电，该降压电路112采用低压差稳压芯片RT9193-3.3V实现，从而确保在电池供电的情况下提供稳定的3.3V电压。电池管理电路113连接电池111，以实现对电池111的充电管理以及充电状态的指示，该电池管理电路113采用充电管理芯片TP4056实现。

具体地，降压电路112包括低压差稳芯片RT9193-3.3，该低压差稳芯片RT9193-3.3的VIN引脚和EN引脚连接至电池，GND引脚接地，BP引脚通过电容C38接地，VOUT引脚输出3.3V电压，电容C2、电容C3、电容C4、电容C5并联后一端连接VOUT引脚，另一端接地。

电池管理电路113包括充电管理芯片TP4056，该充电管理芯片TP4056的VCC引脚和CE引脚连接充电器，GND引脚接地。该充电管理芯片TP4056的引脚连接发光二极管的阴极，而该发光二极管的阳极经电阻R3连接充电器；引脚连接一发光二极管的阴极，而该发光二极管的阳极经电阻R4连接充电器。充电管理芯片113的BAT引脚连接电池，同时还通过电容C22连接TEMP引脚，而TEMP引脚接地。充电管理芯片的PROG引脚通过电阻R5接地。

主机2的供电电路仅包括降压电路21，该降压电路21与呼叫器1的降压电路11相同，不同的是主机的低压差稳芯片RT9193-3.3的VIN引脚和EN引脚连接至充电器。

如图4所示，呼叫器1和主机2的单片机12、22型号均为STM32F030K6T6，该单片11、22的VDD引脚连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，从而获取其工作电源，VSS引脚接地。单片机11、22连接有一外围供电管理电路，在不发送语音时，系统进入休眠状态，而休眠时，通过该外围供电管理电路可以关闭单片机外部电路的供电，从而尽可能的节省功耗。如图9所示，该外围供电管理电路包括电感L4、电阻R17、MOS管Q2、电容C7、电容C8，其中，MOS管的栅极一方面连接单片机的PB4引脚，另一方面经电阻R17连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，MOS管的源极经由电感L4连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，而MOS管的漏极连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，同时还经由并联的电容C7和电容C8接地。

如图5所示，呼叫器1和主机2的433MHz无线发射和接收电路13、23相同，该433MHz无线发射和接收电路13、23包括A7108芯片，该A7108芯片的SDO引脚连接单片机的PA10引脚，A7108芯片的SCK引脚连接单片机的PA9引脚，A7108芯片的SCS引脚连接单片机的PA8引脚。

A7108芯片最大的优势在于超优质的RF性能，内建的PA可输出高达20dBm的发射功率，接收器拥有超高灵敏度 (-114dBm @ 10Kbps)。除了远距离传输能力外，芯片内建的RSSI侦测干净的传输信道，A7108芯片内部的Auto Calibration机制，用来克服半导体制程的变异，可稳定地在各种环境下工作，自动频率补偿(AFC)的功能可解决RF频偏造成的灵敏度衰退。在数据的处理上，A7108提供直接模式(Direct mode)与FIFO模式。A7108的电源管理部分支持Deep sleep mode，Sleep，Idle mode与WOR模式 (Wake On RX)， WOR功能提供A7108自动唤醒，接收不定时的RF网络封包，以延长电池的使用寿命。Deep Sleep mode相当于完全关掉A7108，其电流消耗仅须200 nA。整体上，A7108芯片是一颗高效能的射频芯片，内建的功能可以有效地降低开发复杂度与开发成本。而433MHz频段无线信号的特性具有以下特性：1、433MHz的频率范围是433.05~434.79MHz属于国内免许可的ISM（工业、科学和医学）开放频段，使用这些频段是不需要向当地的无线电管理申请授权的；2、433MHz的接收灵敏度高，绕射性能好。

如图6所示，呼叫器2的存储电路14包括存储芯片SST25VF016B-50-4C-S2AF，用于存储本地录音文件和收到的音频文件，存储容量为16MBIT。存储芯片的VDD引脚连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，从而获取其工作电源，VSS引脚接地。引脚经电阻R12连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，引脚经电阻R13连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚。该存储芯片的引脚连接单片机的PA4引脚，SCK引脚连接单片机的PA5引脚，SO引脚连接单片机的PA6引脚，SI引脚则连接单片机的PA7引脚。

如图7所示，语音播放电路16、25经功放电路15、24连接单片机12、22，单片机12、22将音频WAV格式文件转换而成调制PWM信号，PWM信号经过功放电路15、24后输出到语音播放电路16、25进行播放。功放电路15、24包括运放LMV358，该运放LMV358的同相输入端经由电阻R24、电容C35、电阻R23、电容C34形成的滤波电路后连接单片机的PB5引脚，以接收单片机解码后PWM信号。运放LMV358的反相输入端连接至输出端，而输出端经电容C18连接至语音播放电路。语音播放电路16、25包括功放芯片MD8002，最大支持输出功率3W。该功放芯片的IN-引脚经过电阻R10和电容C18连接功放电路。IN+引脚连接BP引脚,而BP引脚经电容C19接地。功放芯片的SD引脚一方面连接单片机的PB3引脚，另一方面经由电阻R11接地。功放芯片的VDD引脚连接并联的电容C12和电容C23的一端，而并联的电容C12和电容C13接地。GND引脚接地。功放芯片的VO1引脚一方面经由并联的电阻R12和电容C30LIANJIE IN-引脚，另一方面经由磁珠L8连接喇叭，VO2引脚一方面经由电阻R34连接VO1引脚，另一方面经由磁珠L9连接喇叭，磁珠L8和磁珠L9用于消除射频干扰音。

如图8所示，语音采集电路17、26包括麦克风和放大电路，放大电路采用运放LMV358，该运放LMV358的反向输入端一方面经由电阻R14和电容C21连接麦克风，另一方面经由并联的电阻R13和电容C31连接输出端，电容C21连接麦克风的一端还连接有电阻R32，而电阻R32的另一端一方面经电容C13接地，另一方面经电阻R33连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚。运放LMV358的同相输入端一方面经由电阻R15连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，另一方面经由并联的电阻R16和电容C46接地。运放LMV358的输出端则连接单片机的PB0引脚,从而实现将麦克风信号通过放大电路放大后输出到单片机进行音频采集。编码方式为8KHz 8位采样生成WAV文件格式。

本实用新型基于433MHz频段进行呼叫器1和主机2之间的通信，使得呼叫器1与主机2之间的信号接收灵敏度高，绕射性能好。而且，本实用新型的433MHz无线发射和接收电路13、23中采用A7108芯片实现，使得呼叫器具备远距离传输能力，同时具有功耗低的特点。在空闲时间，系统是休眠状态，此时功耗极低，当呼叫器收到主机无线信号时自动唤醒系统并正常收发数据。

此外，本实用新型中的呼叫器和主机采用型号为STM32F030K6T6的单片机实现，其采用了8位8KHZ采样，使得无线通讯的空中速度100Kbps,在不损失语音采集质量的同时，亦有足够的传输带宽保证数据实时传输。

为了避免一对多通讯中存在的同频干扰，本系统采用的跳频技术避免在音频数据传输时同频干扰导致的数据丢失通讯质量下降的问题。具体原理是：数据通讯分为命令通道（频率固定）和数据通道（10个备用通道频率）两种类型，主机和从机在此通道中传输短报文，双方握手成功后，主机依据各数据通道RSSI值分配最佳通讯通道给从机，双方在此通道交互批量数据。在此机制下，有效避免了各从机之前的通道占用，保证了通话质量。

以上所述，仅是本实用新型实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，包括通过无线语音信号进行通信的呼叫器和主机，其特征在于：

所述呼叫器设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音播放电路和语音采集电路，所述供电电路连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，该供电电路包括电池、降压电路和电池管理电路，降压电路连接电池，而电池管理电路连接电池以及充电器；所述433MHz无线发射和接收电路、存储电路、功放电路、语音采集电路均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；

所述主机设有供电电路、单片机、433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音播放电路、语音采集电路和操作显示界面，所述供电电路包括降压电路，连接单片机、433MHz无线发射和接收电路、语音采集电路、功放电路和语音播放电路，所述433MHz无线发射和接收电路、功放电路、语音采集电路、操作显示界面均连接单片机，而语音播放电路连接功放电路；

所述呼叫器的433MHz无线发射和接收电路和主机的433MHz无线发射和接收电路相同，该433MHz无线发射和接收电路采用A7108芯片实现。

2.根据权利要求1所述的一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其特征在于：所述呼叫器和主机的单片机型号均为STM32F030K6T6。

3.根据权利要求2所述的一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其特征在于：A7108芯片的SDO引脚连接单片机的PA10引脚，A7108芯片的SCK引脚连接单片机的PA9引脚，A7108芯片的SCS引脚连接单片机的PA8引脚。

4.根据权利要求2所述的一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其特征在于：所述单片机连接有一外围供电管理电路，所述外围供电管理电路包括电感L4、电阻R17、MOS管Q2、电容C7、电容C8，所述MOS管的栅极一方面连接单片机的PB4引脚，另一方面经电阻R17连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，MOS管的源极经由电感L4连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，而MOS管的漏极连接低压差稳芯片RT9193-3.3的VOUT引脚，同时还经由并联的电容C7和电容C8接地。

5.根据权利要求1所述的一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其特征在于：所述呼叫器和主机的降压电路采用低压差稳压芯片RT9193-3.3V实现；所述呼叫器的电池管理电路采用充电管理芯片TP4056实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于频段433MHz的无线语音呼叫器系统，其特征在于：所述呼叫器的存储电路采用存储芯片SST25VF016B-50-4C-S2AF实现，该存储芯片连接单片机和降压电路。