教你制作2.4GHz数字无线话筒_话筒_暗记

如今，越来越多的2.4GHz无线产品进入了我们的生活，如蓝牙、无线上网和无线键鼠等，这些产品极大地方便了我们的生活。
接下来我所制作的便是一款大略的2.4GHz数字无线发话器。

2.4GHz无线技能采取的频段处于2.405～2.485GHz (科学、医药、农业)，这个频段里是国际规定的免费频段，这为2.4GHz无线技能的可发展性供应了必要的有利条件。
2.4GHz无线技能的事情办法是采取全双工模式传输，这个上风决定了它的超强抗滋扰性。
此外，比较采取蓝牙等其他无线传输技能的产品，采取2.4GHz无线技能的产品，制造本钱更低，供应的数据传输速率更高，它的抗滋扰性、最大传输间隔以及功耗更远远超出采取同样免费的27MHz无线技能。

这个设计的思路非常大略，首先将驻极体发话器采集到的声音仿照旗子暗记转换成便于存储和处理的数字旗子暗记，即AD转换;然后通过2.4GHz的无线模块发送到吸收端;吸收端收到数据后，再利用PWM将数字旗子暗记还原成声音旗子暗记。

由于发话器传输的是实时的语音旗子暗记，而声音的数字化和还原都会有延迟。
因此，这个设计的关键是怎么做才能担保语音旗子暗记实时传输。

这款无线发话器构造大略，用到的紧张元器件有nRF24L01+无线模块、AVR单片机、晶体振荡器和驻极体发话器，当然，还得有几只电阻、电容。

至于nRF24L01+无线模块，现在很随意马虎买到，也不贵。
常日，这类模块官方给出的传输速率有3种，分别是1Mbit/s、2Mbit/s和250kbit/s，可通过软件选择。
然而这只是一次传输32字节的速率，运用中由于每次发送须要等待器件进入发送状态，内部PLL电路事情稳定，每发送一次大约须要700μs(自动应答2Mbit/s时)，以是实际能达到的最大速率大概是40～60kbit/s。

根据Atmel官方文档，ATmega16L的AD在10位分辨率时能达到的最大采样率大约为15kHz。
而我们在这个设计中给它来点“超频”，设置它的AD时钟频率为1MHz，8位分辨率，这样可以稍稍提高AD转换速率，达到8位16kHz采样的目的。
32字节可以存储2ms的声音信息：1s/16kHz=62.5μs，62.5μs×32=2ms，不要担心，这只是个不太讨厌的打算题。
根据打算可以知道，发送一次数据须要大约700μs，而吸收一次数据存储了2ms的声音数据，因此完备可以在播放这2ms声音时进行下次的发送—吸收。
这就达到了实时传输语音旗子暗记的目的。
系统流程图见图20.1。

图20.1 系统构造图

当然，并不是一定要用ATmega16L单片机，也可以用ATmega8单片机。
实在只要带有AD转换且速率够快的单片机都能利用。

1.发送端电路

发送端电路有数据传输、数据处理和声音采集3个部分。
数据传输部分用单片机的硬件SPI接口与NRF24L01+无线模块连接，提高传输速率，简化程序设计，如果是没有SPI接口的单片机可以用I/O仿照SPI，这里不再解释。
声音采集部分便是用驻极体发话器将声音旗子暗记转换成连续变革的电压旗子暗记，然后通过单片机自带AD转换部分转换成数字旗子暗记。
从事理图(见图20.2)可以看出，驻极体发话器的电路之外接了一个电阻，那这个电阻的阻值(R)是怎么确定的呢?这个设计中ATmega16L单片机AD的参考电压选择AVCC引脚电压，而AVCC=VCC，以是AD输入电压(Vin)范围该当在0～VCC。
驻极体的事情电流(I)为0.1～1mA;Vin=VCC-I×R，如果取VCC=4.2V，则可以确定R取值应在4.2～42kΩ，这里取R为10kΩ，担保旗子暗记不失落真。
数据处理部分便是单片机了，单片机掌握AD的采样率，存储数字旗子暗记，并且掌握无线模块发送数据。

图20.2 发送端事理图

2.吸收端电路

吸收端电路用到的数据传输部分与发送端完备相同。
只是在单片机PWM输出引脚接了个低通滤波器，滤去高频噪声，还原语音旗子暗记。
全体设计从大略出发，因此低通滤波器只用一个电阻(10Ω)和一个电容(2.2μF)组成，截止频率大约为7kHz，详细事理图见图20.3。
如果想要更好的效果，可以用5532接一个带通滤波器，效果会更好。

3.电源

发送端用一块电压为4.2V的锂电池供电，方便手持利用。
吸收端由于要和耳机或功放连接，采取稳压电源供电，电压为3.3～5V。
须要特殊解释的是NRF24L01+对电源特殊敏感，电源质量差可能会导致吸收变差，乃至收不到数据，因此应把稳电源滤波，最好在NRF24L01+电源附近接一个0.1μF电容。

图20.3 吸收端事理图

电路大略不代表程序就大略，程序是这个数字无线发话器的灵魂。
按事理图接好电路(见图20.4)，接下来要面对的便是编程问题了。
程序同样也分为发送端和吸收端。

图20.4 初步完成后的发射电路实物

1.发送端程序

发送端所做的事情是AD转换、数据暂存和数据发送。
发送端程序设计的关键是准确地掌握AD采样率为16kHz，还能及时将数据发送出去。
为此发送端ATmega16L单片机的AD事情在自动触发模式，以定时器0为触发源，并且以中断办法读取转换结果，从而准确地掌握采样率。

2.吸收端程序

吸收端程序完成的事情是吸收到数据后将数字旗子暗记转换成占空比不同的连续脉冲。
程序设计的关键是担保PWM事情频率与发送端采样率相同，这样才能准确地还原声音旗子暗记。
ATmega16L单片机带有硬件PWM，大大简化了程序设计。
须要特殊把稳的是，如果没有收到数据，要关闭PWM输出，否则会有非常大的噪声。

这是我的qq群657864614，我会禁绝时的把一些程序源代码发布到qq群里面，有兴趣的可以加下。

原以为单片机自带AD16kHz采样8位分辨率，PWM变换，还有简陋的滤波器和驻极体发话器，这样的发话器音质一定“惨不忍听”，制作完成后小心试用，没想到得到是惊喜：基本无噪声，清晰地还原了说话的声音，接上功放(见图20.5)，音质更好。
在利用PCB天线时，室内测试有效间隔为6m。
2.4GHz数字无线发话器利用的便是最大略的AD转换，没有利用声音的采样量化编码技能，音质勉强，比FM无线发话器音质稍差，比电话语音稍强。
如果对音质有很高的哀求，可以利用专用的音频ADC芯片和音频DAC芯片，但是本钱就高了。

图20.5 吸收电路与低廉甜头的功放音箱连接

2.4GHz的无线旗子暗记非常适宜于在小范围内进行数据传输。
动手试一试吧，洞洞板也可轻松搞定哦。

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