基于ATmega8的無線智能跳頻數碼擴音系統
加入技術交流群
1．1 主控MCU模塊
MCU選用AVR系列的ATmega8，其是基于增強AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間，ATmega8的數據吞吐率達1 MIPS／MHz，16 MHz時性能達16 MIPS，因此可緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。工作電壓2．7～5．5 V，內部集成8路10位ADC、SPI串行接口、16位帶PWM調制輸出的定時器、512 Byte的EEPROM。其內部資源能滿足發射端和接收端MCU的要求。
1．2 RF模塊
nRF24L01是一款新型單片射頻收發器件，工作于2．4～2．5 cHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。可進行地址及CRC檢驗功能。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率發射時，工作電流9 mA；接收時，工作電流12．3 mA，多種低功率工作模式使節能設計更方便。收發雙方傳輸信號的載波按照預定規律進行離散變化，以避開干擾、完成傳輸。總之，跳頻技術FHSS不是抑制干擾而是容忍干擾。由于載波頻率是跳變，具有抗高頻及部分帶寬干擾的能力，當跳變的頻率數目足夠多和跳頻帶寬足夠寬時，其抗干擾能力較強。利用載波頻率的快速跳變，具有頻率分集的作用，從而使系統具有抗多徑衰落的能力。利用跳頻圖案的正交性可構成跳頻碼分多址系統，共享頻譜資源，并具有承受過載的能力。
1．3 音頻放大
如圖2所示，該電路U5A、R8、C17、R7、R14、R9、R16、R13負責麥克風輸入信號的放大，放大倍數為10倍。其中R8給麥克風提供直流偏置，經過C17耦合至運放U5A。R7、R14、R9用于給運放提供一個虛擬地。如果有3．5 mm的音頻信號接頭插入J5時，后續電路會斷開和前級放大的連接，從而實現MIC聲音和外部音頻輸入的切換。U5B、R11、R15、R17、R19、C21負責輸入MIC和外部音頻信號的放大，放大倍數為5倍，原理與前級放大相似。運放選用LMV358，LMV358是一款Rail to Rail雙運放，工作電壓在2．7～5 V，增益帶寬乘積為1 MHz，工作電流140μA，適合電池供電。本文引用地址：http://www.104case.com/article/154068.htm
1．4 電源穩壓
LDO選用PAM3101，為正向線性穩壓器系列，其特色是低靜態電流和低壓降，是電池供電應用的理想選擇。小體積SOT--23和SOT-89封裝對于便攜式和發射設備具有吸引力。熱關閉和電流限制可防止器件在極端的工作環境下失效。
2 系統接口設計
2．1 發射端系統接口
如圖3所示，ATmega8通過SPI與NRF24L01連接。在對NRF24L01初始化之前，必須對IO口進行初始化，方向寄存器DDR設置如圖上的箭頭所示。ATmega8工作頻率為16 MHz，故通過設置SPCR、SPSR寄存器讓SPI工作于時鐘加倍模式，可使SPI時鐘頻率達8 MHz。內部A／D工作時鐘通過64分頻后為250 kHz；單次轉換周期為52μs；在連續轉換模式下，采樣頻率約為20 kHz、8 bit精度。每次完成轉換后將觸發ADC中斷。電源部分作為電路的重要組成部分，其性能好壞直接影響輸出音質。由于發射端RF模塊工作于發射狀態時瞬間電流較大，如果模擬器件和RF模塊使用同一LDO，則輸出音頻會受到嚴重干擾，故模擬器件和數字器件各自使用獨立LDO，力求將影響減到最小。
評論