单路语音数字通信系统设计(湖南工程学院).docVIP

目 录 第1章 总体的设计思路概述 1 1.1 总体设计思路 1 1.2 原理框图 2 第2章 各单元模块的设计 2 2.1 基于TLC320AD50的模数转换电路 2 2.1.1 TCL320AD50的介绍 2 2.1.2 AD50外部连接电路 5 2.2 2FSK的调制解调系统电路 7 2.2.1 概述 7 2.2.2 2FSK调制电路 8 2.2.3 2FSK解调电路 11 第3章 心得体会 13 附 录 14 A.2FSK调制解调总原理图 14 B.TLC320AD50的管脚说明表 15 参考文献 16 第1章 总体的设计思路概述 1.1 总体设计思路 要实现单路数字语音的通信，首先把模拟语音信号通过抽样、量化、编码转变为数字信号，编码后再经过调制，将数字信号转化成模拟信号，在将其解调，则模拟信号解调成数字信号，再让数字信号通过解码转变为模拟信号，该过程即完成了单路数字语音的通信系统。 在量化时可以采用均匀量化，也可以采用非均匀量化，均匀量化是在抽样信号的取值范围内均匀划分量化等级的量化方法。它产生的量化噪声也是均匀的，与信号在取样点的幅度无关。因此，均匀量化会出现话音弱时的信噪比低、干扰大，而话音强时的信噪比高、干扰小的反常情况。故本次课程设计采用非均匀量化。非均匀量化的具体办法是压缩、扩张法，即在发送端对抽样信号先进行压缩处理再均匀量化，压缩器特性曲线在小信号时的斜率大，大信号时的斜率小，使抽样信号的小样值部分被充分放大，大样值部分被适当压缩。被压缩的抽样信号虽然再经过均匀量化，但在接收端解码后的被压缩量化抽样信号之量化信噪比却得到了均衡，故能在较高的信噪比下，用与压缩器特性正好相反的扩张器恢复被压缩抽样信号的本来面目。 调制与解调有ASK，FSK，PSK和DPSK这四种基本的解调方法。在这里采用开关法对信号进行调制，用2FSK非相干解调法（包络检波法）。 开关法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的震荡作为输出。而对包络检波法，其判决准则是比较两个支路信号的大小，若支路上的信号包络较大，则判为收到“1”，反之则判为“0”。 1.2 原理框图 图1.1单路数字语音通信的原理框图 在这个设计过程中，由于是理想的信道，就不需要考虑噪声的影响，在设计中，把压缩、量化、编码的过程设计成为了一种模数的转换，将解码的过程设计为了数模的转换，所以在这个整体的设计中总共涉及到模数转化、调制、解调、数模转化的过程。 第2章 各单元模块的设计 在这章中将要重点介绍模数、数模转换、调制、解调的原理和设计思路以及设计的原理图。这个设计中，我把模数、数模的转换两个过程用了一个芯片来实现这些功能，调制、解调这里是采用了2FSK调制解调电路。 2.1 基于TLC320AD50的模数转换电路 2.1.1 TCL320AD50的介绍 语音信号模数／数模转换选择TLC320AD50（以下简称AD50）芯片，AD50使用过采样（over sampling）∑—Δ技术提供从数字信号到模拟信号（DA）和模拟信号到数字信号（AD）的高分辨率低速信号转换。该器件包括两个串行的同步转换通道（用于各自的数据传输），在DA之前有一个插人滤波器（interpolaTION filter），在AD之后有一个抽取滤波器（decimdtionfilter），由此可降低AD50自身的噪声。此外，AD50还具有片内时序和控制功能。AD50特点如下。 　　· 输入信号。单端信号输人，幅度在1～4V之间。 　　· 输出信号。单端信号输出，幅度在1～4V之间。 　　· 单一 5V电源供电，也可以使用5V模拟电源和3V数字电源同时供电。 　　· 最大工作功耗为100mW。 　　· 通用16位数据格式，也可以采用2的补码数据格式。 　　· 内部基准电压。 　　· AD为64倍采样，DA为256倍采样。 　　· 支持各种V．34协议的采样速率。 　　· 具有多种可选的采样频率。 　　· 支持商业级音响应用。 　　· 工作温度范围从－40～850。 AD50控制寄存器的设置必须在二次通信中完成。AD50有硬件和软件两种方式启动二次通信，下面介绍硬仵方式启动AD50的二次通信过程。硬件启动过程如下：C5409通过其内部寄存器将XF引脚变为高电平，从而控制AD50的FC引脚到高电平，然后向缓冲串口写一个16位的控制字，低8位是AD50的控制寄存器初始化值，高8位选择所要初始化的控制寄存器及操作 图2.2硬件启动AD50二次通信时序AD50的工作过程可分为AD通道工作过程和DA通道工作过程。AD通道把模拟信号转换成数字信号，并以2进制补码形式表示。当帧同步信号有效时（FS为低电平），16位（或者15位）数字信号在SCLK的上升沿输出到DOUT引脚，一位数据对应一个SCLK周期AD5