本发明涉及电子语音传输领域,特别是一种语音双向传输系统。
背景技术:
代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展,使得各种各样制造业和通信业的设备除了可以与计算机联机外,还可以互相联机,从而实现设备间相互联机的最具发展潜力的方式就是无线通信。与有线通信方式相比,无线通信具有一系列优点,特别适用于手持现场设备、电池供电设备、遥控遥测设备、水文气象监控设备、生物信号采集系统、工业数据采集系统等。现有的无线数据传输产品大致分为以下几种:基于nrf+mcu的无线语音传输,这个系统由于外扩了mcu,ad,da等模块,且成本较高;采用无线单片机(比如cc2520等),由于其传输的速率过低,需要进行高度的语音压缩,但是语音的压缩编码解码技术较为复杂,容易出现语音信号的不清晰等诸多问题;采用基于ieee802_11b的无线语音系统,虽然在现实中用ieee802_11b网络传输语音己经得到了应用,但是它的传输效率以及系统的利用率并不高,而这些造成整个系统支持的会话数目减少,资源浪费严重,而基于蓝牙技术的无线语音传输系统,由于其传输距离过短等缺点,难以普及。
综上所述,现在产品存在以下几个问题:系统成本较高,语音的压缩编码解码技术较为复杂,容易出现语音信号的不清晰等诸多问题,资源浪费严重难以普及。
技术实现要素:
本发明的发明目的是,针对上述问题,提供一种语音双向传输系统,解决现在有语音传输系统造价高,资源利用率不高的问题。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种语音双向传输系统,包括a节点和b节点,所述a节点、b节点均包括语音采集模块、语音输出模块和核心处理模块,所述语音采集模块包括麦克风和ad转换器,所述语音输出模块包括da转换器和扬声器,所述核心处理模块包括无线发射电路和无线接收电路;
语音传输时,所述a节点麦克风接收到语音信号并经过ad转换器后将信号传入所述核心处理模块,所述a节点核心处理模块的无线发射电路将ad转换后的信号发射到所述b节点;所述b节点核心处理模块的无线接收电路接收无线信号并输出到所述b节点的语音输出模块,并经da转换器传输到扬声器输出语音;所述b节点麦克风接收到语音信号并经过ad转换器后将信号传入所述核心处理模块,所述b节点核心处理模块的无线发射电路将ad转换后的信号发射到所述a节点;所述a节点核心处理模块的无线接收电路接收无线信号并输出到所述a节点的语音输出模块,并经da转换器传输到扬声器输出语音。
进一步的,所述核心处理模块电路包括nrf24le1芯片;所述芯片vdd引脚连接电源滤波电路,所述芯片dec1引脚和dec2引脚连接电源退耦输出电路,所述芯片iref引脚连接22kω电阻后接地,所述芯片prog为flash编程使能引脚,所述芯片vdd_pa引脚为rf电源输出,所述芯片ant1引脚和ant2引脚连接rf差分天线,所述芯片p1.5引脚连接唤醒键,所述芯片p1.6引脚连接挂机键,所述nrf24le1芯片通过spi方式通信。
采用上述进一步方案的有益效果在于:本发明采用的nrf24le1芯片,它体积小,功耗低、设计所需外围元件少,有很大的价格优势。由于采用了低发射功率和高接收灵敏度的设计,因而可以满足无线管制要求,使用无需许可证。nrf24le1芯片内部含有128位aes加密协处理器,保证了语音等信息传输的安全性。
进一步的,所述ad转换器为nrf24le1内部的8位ad转换器。
采用上述进一步方案的有益效果在于:nrf24le1芯片内部的自带ad转换器,可以对语音信号做衰减、放大和滤波,在不增加外围元件的情况下可以尽可能的保证语音信号质量和信号强度。
进一步的,所述da转换器为nrf24le1内部的8位分辨率pwm调制器。
采用上述进一步方案的有益效果在于:nrf24le1芯片内部8位分辨率pwm调制器作为da转换器,在不增加外围元件的情况下,完成对语音信号作阻抗变换和反相处理、滤波处理和信号放大,调整输出截止频率,保证传输的语音信号的质量和强度。
进一步的,所述语音采集模块包括用于语音采集的麦克风,还包括运算放大器lmv981、电阻r4、电阻r6、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r25、电容c20、电容c21、电容c24、电容c28、电容c30、电容c33、电容c29、电容c35、电容c30和电容c32;所述麦克风的一端与电阻r6的一端连接;所述电阻r6的另一端分别通过电阻r4连接电源vdd、通过电容c24接地、通过电容c21接地、通过电容c30接地;所述电阻r6的另一端还连接电阻14的一端,所述电阻14的另一端与电阻r15的一端连接后接地;所述麦克风的另一端分别连接电容c32和通过电容c28接地,电阻r18的一端同时连接所述电容c32的另一端和运算放大器lmv981的正输入端;电阻r18的另一端与电阻r15的一端连接;运算放大器lmv981的正输入端分别连接电源vdd和通过电容c20接地;电阻r16的一端运算放大器lmv981的反向输入端连接,另一端与电阻r15的一端连接;所述运算放大器lmv981的输出端通过电阻r17后与反向输入端连接,所述电容c33与所述电阻r17并联;所述运算放大器lmv981的输出端还分别通过电容c29接地、通过电容c35接地;所述电阻r25的两端分别与电容c29和电容c35连接。
采用上述进一步方案的有益效果在于:语音信号经麦克风接收,送到运算放大器lmv981放大,同时在语音信号采集时,做了rc滤波处理,c32和r18组成高通滤波电路,r14和r15对运算放大器lmv981提供了偏置电压,确保adc在有效范围采样,运算放大器的输出信号,又经过了一级由c29,r25,c35组成的π型滤波器处理,从而提高了语音信号采集的精度和平稳度。
进一步的,所述语音输出模块包括调制器pwm,逆变器u3,运算放大器lmv981,电阻r5,电阻r7,电阻r8,电阻r9,电阻r19,电阻r20,电阻r29,电容c15,电容c16,电容c17,电容c26,电容c27和音频输出接口;所述调制器pwm输出端与逆变器u3的输入端连接,所述逆变器u3与电阻r5的一端连接,所述电阻r5另一端与电阻r7一端连接并通过电容c15接地,所述电阻r7另一端与电阻r8一端连接并通过电容c16接地;所述电阻r8另一端与电阻r9一端连接,所述电阻r8另一端通过电容c17连接运算放大器lmv981输出端、运算放大器lmv981反向输入端和电容c26一端;所述电阻r9另一端与运算放大器lmv981正输入端子连接并通过电容c27接地;所述运算放大器lmv981的输出端还与电源vdd连接;所述电容c26另一端与电阻r29一端连接,所述电阻r29另一端与和音频输出接口引脚3连接,所述电阻r29另一端还通过电阻r20和电阻r19接地。
采用上述进一步方案的有益效果在于:输出的pwm信号,经过阻抗变换,减小传输的干扰,用逆变器u3做了反相处理,送到两级低通滤波器,做滤波处理,得到较为平缓的直流信号,再送运算放大器lmv981放大输出,电容c26做了输出的阻抗匹配,调整输出截止频率,完成音频信号的输出。
进一步的,所述nrf24le1芯片p0.0和p0.1口分别接有第一led灯一端和第二led一端,所述第一led灯另一端和第二led灯另一端并联后接地。
采用上述进一步方案的有益效果在于:设置有led提示灯,用户可根据led的不同显示状态分辨出系统的运行状态,a节点与b节点可以相互代替,更方便用户使用。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
1.本发明仅由a节点、b节点组成,a节点、b节点均由语音采集模块、语音输出模块和核心处理模块组成,结构简单,原理简单。
2.本发明采用的nrf24le1芯片,它体积小,功耗低、设计所需外围元件少,有很大的价格优势。由于采用了低发射功率和高接收灵敏度的设计,因而可以满足无线管制要求,使用无需许可证。nrf24le1芯片内部含有128位aes加密协处理器,保证了语音等信息传输的安全性。
3.本发明中的nrf24le1芯片内部的自带ad转换器,可以对语音信号做衰减、放大和滤波,在不增加外围元件的情况下可以尽可能的保证语音信号质量和信号强度。
4.本发明采用nrf24le1芯片内部8位分辨率pwm调制器作为da转换器,在不增加外围元件的情况下,完成对语音信号作阻抗变换和反相处理、滤波处理和信号放大,调整输出截止频率,保证传输的语音信号的质量和强度。
5.本发明设置有led提示灯,用户可根据led的不同显示状态分辨出系统的运行状态,a节点与b节点可以相互代替,更方便用户使用。
附图说明
图1是本发明系统结构图。
图2是本发明核心处理模块电路图。
图3是本发明语音采集模块电路图。
图4是本发明语音输出模块电路图。
附图中,1-a节点、2-b节点、3-语音采集模块、4-核心处理模块、5-语音输出模块。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
如图1所示,语音双向传输系统,包括a节点1和b节点2,a节点1、b节点2均包括语音采集模块3、语音输出模块5和核心处理模块4,语音采集模块3包括麦克风和ad转换器,语音输出模块5包括da转换器和扬声器,核心处理模块4包括无线发射电路和无线接收电路;
语音传输时,a节点1麦克风接收到语音信号并经过ad转换器后将信号传入核心处理模块4,a节点1核心处理模块4的无线发射电路将ad转换后的信号发射到b节点2;b节点2核心处理模块的无线接收电路接收无线信号并输出到b节点2的语音输出模块5,并经da转换器传输到扬声器输出语音;b节点2麦克风接收到语音信号并经过ad转换器后将信号传入核心处理模块4,b节点2核心处理模块4的无线发射电路将ad转换后的信号发射到a节点1;a节点1核心处理模块的无线接收电路接收无线信号并输出到a节点1的语音输出模块5,并经da转换器传输到扬声器输出语音。
如图2所示,核心处理模块4电路包括nrf24le1芯片;芯片vdd引脚连接电源滤波电路,芯片dec1引脚和dec2引脚连接电源退耦输出电路,芯片iref引脚连接22kω电阻后接地,芯片prog为flash编程使能引脚,芯片vdd_pa引脚为rf电源输出,默认为1.8v,芯片ant1引脚和ant2引脚连接rf差分天线,芯片p1.5引脚连接唤醒键,芯片p1.6引脚连接挂机键,nrf24le1芯片p0.0和p0.1口分别接有第一led灯第一端和第二led第一端,第一led灯第二端和第二led灯第二端并联后接地。nrf24le1芯片通过spi方式通信,ad转换器为nrf24le1内部的8位ad转换器中,da转换器为nrf24le1内部的8位分辨率pwm调制器。
如图3所示,语音采集模块3电路包括用于语音采集的麦克风,lmv981运算放大器u5,1.5kω电阻r4,2.2kω电阻r6,1.0kω电阻r14,1.0kω电阻r15,1.0kω电阻r16,100kω电阻r17,10kω电阻r18,390ω电阻r25,100uf电容c20,100uf电容c21,100uf电容c24,nc电容c28,390pf电容c33,nc电容c29,100uf电容c35,nc电容c30和47uf电容c32;麦克风的一端与电阻r6的一端连接;电阻r6的另一端分别通过电阻r4连接电源vdd、通过电容c24接地、通过电容c21接地、通过电容c30接地;电阻r6的另一端还连接电阻14的一端,电阻14的另一端与电阻r15的一端连接后接地;麦克风的另一端分别连接电容c32和通过电容c28接地,电阻r18的一端同时连接电容c32的另一端和运算放大器lmv981的正输入端;电阻r18的另一端与电阻r15的一端连接;运算放大器lmv981的正输入端分别连接电源vdd和通过电容c20接地;电阻r16的一端运算放大器lmv981的反向输入端连接,另一端与电阻r15的一端连接;运算放大器lmv981的输出端通过电阻r17后与反向输入端连接,电容c33与电阻r17并联;运算放大器lmv981的输出端还分别通过电容c29接地、通过电容c35接地;电阻r25的两端分别与电容c29和电容c35连接。
语音采集的频谱带宽为3.4khz,语音的能量通常集中分布在低于3khz的频率范围内,使用nrf24le1内部8位的ad,对语音信号做50db的衰减。语音信号经麦克风接收以后,先经过信号调理滤波器放大处理,再送给ad采集。语音信号经麦克风接收,送到运算放大器lmv981放大100倍,同时在语音信号采集时,做了rc滤波处理,c32和r18组成高通滤波电路,r14和r15对运算放大器lmv981提供了偏置电压,确保adc在有效范围采样,运算放大器的输出信号,又经过了一级由c29,r25,c35组成的π型滤波器处理,从而提高了语音信号采集的精度和平稳度。
如图4所示,语音输出模块5电路包括调制器pwm,74ahc1g04逆变器u3,lmv981运算放大器lmv981,2.2kω电阻r5,4.7kω电阻r7,18kω电阻r8,18kω电阻r9,100ω电阻r19,4.7kω电阻r20,150ω电阻r29,8.2uf电容c15,4.7uf电容c16,1.5uf电容c17,10uf电容c26,1电容c27和teleiack-2.5音频输出接口;调制器pwm输出端与逆变器u3的输入端连接,逆变器u3与电阻r5的一端连接,电阻r5另一端与电阻r7一端连接并通过电容c15接地,电阻r7另一端与电阻r8一端连接并通过电容c16接地;电阻r8另一端与电阻r9一端连接,电阻r8另一端通过电容c17连接运算放大器lmv981输出端、运算放大器lmv981反向输入端和电容c26一端;电阻r9另一端与运算放大器lmv981正输入端子连接并通过电容c27接地;运算放大器lmv981的输出端还与电源vdd连接;电容c26另一端与电阻r29一端连接,电阻r29另一端与和音频输出接口引脚3连接,电阻r29另一端还通过电阻r20和电阻r19接地。
输出的pwm信号,经过阻抗变换,即从高阻抗变为低阻抗,从而减小传输的干扰,用74ahc1g04做了反相处理,送到两级低通滤波器,做滤波处理,得到较为平缓的直流信号,再送运算放大器lmv981放大输出,电容c26做了输出的阻抗匹配,调整输出截止频率,完成音频信号的输出。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵盖专利范围。