本發(fā)明涉及視頻傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無線多媒體傳感器在當(dāng)今的用處已經(jīng)相當(dāng)廣泛了，借助無線多媒體傳感器可以大大節(jié)省人力資源。無線多媒體傳感器利用節(jié)點內(nèi)置的各種傳感器測量所在周圍環(huán)境中的聲音、圖像、紅外、雷達和地震波信號，從而得到我們所需要的數(shù)據(jù)和信號。在通信方式上，盡管可以采用多種方式進行通信，但通常低功率低功耗的短距離無線通信技術(shù)被認為最適宜傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，為明確起見，通常我們稱作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)有著截然不同的設(shè)計目的，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，除了少部分節(jié)點需要移動外，大多數(shù)節(jié)點都是靜止的。因為他們經(jīng)常處在人無法接近的極端惡劣的環(huán)境中，有的甚至運行在危險的環(huán)境中，能源無法及時的更替，因此，延長網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的生存周期策略的有效設(shè)計成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題。用戶對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)傳感器提出截然不同的技術(shù)要求，傳統(tǒng)的傳感器以數(shù)據(jù)為核心，而無線多媒體傳感器則以傳輸數(shù)據(jù)為目標。

在有大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，兩個相互靠近節(jié)點之間的距離非常近，采用多跳通信模式很大程度上降低了功耗，同時通信的隱蔽性也有所增加，通常長距離無線通信容易遭受外界噪聲的擾亂，采用多跳通信這個問題就可以得到很好地解決。正是由于現(xiàn)實的要求和各種制約因素的存在，也為研究傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和研究提出了新的技術(shù)性問題?？v觀這么多年來無線傳感器的發(fā)展情況，越來越多的問題得以解決并且技術(shù)也在不斷的更新和突破?？墒聦嵵荒苓M行簡單數(shù)據(jù)采集和處理監(jiān)測任務(wù)中得到簡單的數(shù)據(jù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是目前市場上的共性，具有很少的信息數(shù)據(jù)含量，較差的靈活性，以及不廣泛的應(yīng)用前景，因此，應(yīng)運而生的無線多媒體傳感器將取代以往的單功能的無線傳感器，這種傳感器具有多種感知媒體類型的傳感器節(jié)點構(gòu)成。節(jié)點之間互相利用資源分工合作處理任務(wù)，針對不一樣的媒體有不同的處理辦法和感知能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)，包括

音頻采集單元，采用由麥克風(fēng)、音頻采集電路組成的音頻傳感器，用于采集音頻數(shù)據(jù)；

音頻傳輸單元，采用cc2530芯片，用于通過cc2530自帶的8051cpu將音頻采集單元所采集到音頻數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成機器可以識別的數(shù)字信號，由軟件部分對采集到的音頻數(shù)據(jù)進行編碼壓縮后，利用cc2530的無線收發(fā)器將數(shù)據(jù)無線發(fā)送給音頻播放單元；

音頻播放單元，用于接收通過cc2530發(fā)射器無線發(fā)射過來的數(shù)據(jù)，并通過濾波電路進行去噪處理后，再通過放大電路放大后連接到揚聲器上，實現(xiàn)音頻的播放；

電源供給單元，用于向音頻采集、傳輸和播放模塊提供電壓輸出，保證每個模塊的有穩(wěn)定的電壓供給。

優(yōu)選地，所述音頻播放單元選用0.8ω功率0.5w的揚聲器。

優(yōu)選地，所述音頻采集電路由mic麥克風(fēng)、電阻、電容、放大器構(gòu)成，音頻從mic麥克風(fēng)輸入，通過10k的r1進行限流，vcc使用外界4-8v直流電源進行供電。c1采用電容104作為耦合電容，通過旁路電容c3將前級電路中的高頻和低頻信號分開，濾除輸入信號中的高頻噪聲，通過c4電容10uf的控制對電壓放大200倍，利用電容220uf的c6作輸出耦合使用，隔斷直流電壓并且耦合音頻的直流信號，選用470uf的電容c7供電源濾波使用，去除電源管腳的噪聲，穩(wěn)定ic的供電，電容c8穩(wěn)定電源輸出；選用lm386功率放大器對電路中電壓進行信號放大，通過改變c4的大小可以改變放大倍數(shù)，選用雙電壓比較器集成電路，引腳2和引腳3輸入模擬信號，引腳1則輸出二進制的數(shù)字信號，音頻信號經(jīng)過放大和濾波處理后將輸出到cc2530的i/o口。

優(yōu)選地，所述音頻傳輸單元包括cc2530芯片、模塊接口底座和復(fù)位電路，所述cc2530芯片自帶8051cpu處理器和射頻收發(fā)器，模塊接口底座的各個接口都相應(yīng)的連接著cc2530模塊各個引腳，從而可以讓電源電壓、傳感器信號和復(fù)位信號進入正確的cc2530芯片引腳中，完成給cc2530芯片供電、信號采集和復(fù)位操作；復(fù)位電路產(chǎn)生的低電平輸入到cc2530的一個復(fù)位引腳，執(zhí)行一系列的硬件初始化操作，包括：cc2530芯片把21個i/o引腳全部配置為輸入上拉；把0x0000地址賦值給cc2530的cpu程序指針，程序從0x0000地址開始執(zhí)行；cc2530芯片所有的外設(shè)寄存器初始化為復(fù)位值，當(dāng)完成復(fù)位后，cc2530芯片重新開始運行。

優(yōu)選地，cc2530的天線采用2dbsma接口的桿狀天線。

優(yōu)選地，所述電源供給單元采用電池供電或者直流電源供電。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)，能解決傳統(tǒng)有線方式進行數(shù)據(jù)感知帶來的高成本、低準備率等問題，具有無線自組網(wǎng)、低成本、安裝部署靈活、抗干擾、可擴展性強、可靠性高的優(yōu)勢。

2、本發(fā)明基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)可以推廣使用到庫存管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、工業(yè)控制、地震區(qū)監(jiān)測以及煤礦井下監(jiān)控、定位及小區(qū)安防等多種領(lǐng)域，進一步提升監(jiān)測監(jiān)控領(lǐng)域智能化、信息化水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為音頻采集原理圖。

圖3為cc2530通信模塊結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為cc2530芯片電路圖。

圖5為模塊接口原理圖。

圖6為復(fù)位電路圖。

圖7為音頻播放原理圖。

圖8為電源模塊原理圖

圖9為電壓轉(zhuǎn)換原理圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種基于zigbee的無線音頻傳輸系統(tǒng)，包括

音頻采集單元，采用由麥克風(fēng)、音頻采集電路組成的音頻傳感器，用于采集音頻數(shù)據(jù)；

音頻傳輸單元，采用cc2530芯片，用于通過cc2530自帶的8051cpu將音頻采集單元所采集到音頻數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成機器可以識別的數(shù)字信號，由軟件部分對采集到的音頻數(shù)據(jù)進行編碼壓縮后，利用cc2530的無線收發(fā)器將數(shù)據(jù)無線發(fā)送給音頻播放單元；

音頻播放單元，用于接收通過cc2530發(fā)射器無線發(fā)射過來的數(shù)據(jù)，并通過濾波電路進行去噪處理后，再通過放大電路放大后連接到揚聲器上，實現(xiàn)音頻的播放；

電源供給單元，用于向音頻采集、傳輸和播放模塊提供電壓輸出，保證每個模塊的有穩(wěn)定的電壓供給。

所述音頻采集電路由麥克風(fēng)、電阻、電容、放大器構(gòu)成，vcc使用外界4-8v直流電源進行供電；音頻從mic麥克風(fēng)輸入，通過10k的r1進行限流，通過電容104c1作為耦合電容，通過旁路電容c3濾除噪聲，將前級電路中的高頻和低頻信號分開，濾除輸入信號中的高頻噪聲；通過c4電容10uf的控制對電壓放大200倍，通過電容220uf的c6輸出耦合，隔斷直流電壓并且耦合音頻的直流信號，通過470uf的電容c7進行電源濾波，去除電源管腳的噪聲，穩(wěn)定ic的供電，電容c8穩(wěn)定電源輸出；選用lm386功率放大器對電路中的電壓進行信號放大，lm386是針對音頻處理專用的功率放大器，lm386可以進行調(diào)整增益并且本身的功耗很低，通過改變c4的大小改變放大倍數(shù)；選用了lm393器件即雙電壓比較器集成電路，可以用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，引腳2和引腳3輸入模擬信號，引腳1則輸出二進制的數(shù)字信號，可以視為一位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。音頻信號經(jīng)過放大和濾波處理后將輸出到cc2530的i/o口，音頻采集電路圖如圖2所示。

音頻傳輸電路設(shè)計

cc2530自帶8051cpu處理器和射頻收發(fā)器。無線傳輸硬件主要由無線射頻電路和天線組成，圖3為cc2530模塊的結(jié)構(gòu)圖，圖4所示為cc2530芯片電路圖。

處理電路模塊的設(shè)計還包括其模塊接口底座和復(fù)位電路。模塊接口原理圖如圖5所示，其作用是讓cc2530模塊可以與底板電路連接使用。接口底座的各個接口都相應(yīng)的連接著cc2530模塊各個引腳，從而可以讓電源電壓、傳感器信號和復(fù)位信號進入正確的cc2530芯片引腳中，完成給cc2530芯片供電、信號采集和復(fù)位操作等功能。

按鍵復(fù)位，按下s3鍵，復(fù)位電路就會產(chǎn)生一個低電平。復(fù)位電路產(chǎn)生的低電平輸入到cc2530的一個復(fù)位引腳，執(zhí)行一系列的硬件初始化操作。復(fù)位操作包括：cc2530芯片把21個i/o引腳全部配置為輸入上拉；把0x0000地址賦值給cc2530的cpu程序指針，程序從0x0000地址開始執(zhí)行；cc2530芯片所有的外設(shè)寄存器初始化為復(fù)位值。當(dāng)完成復(fù)位后，cc2530芯片重新開始運行。復(fù)位電路如圖6所示。

音頻播放電路設(shè)計

音頻播放電路將從cc2530模塊獲得的音頻數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)進行一系列的處理后將得到清晰的音頻進行播放。本部分電路對輸入的音頻進行放大，并且電路中還存在器件引起的噪聲，如果不對噪聲進行處理的話，輸入麥克風(fēng)發(fā)出的聲音將會被噪聲掩蓋，所以要對信號進行必要的濾波處理。音頻播放電路原理圖如圖7所示。

音頻播放電路設(shè)計，選用lm386對信號進行功率放大，lm386工作的電壓比較低，4v直接電源就可以滿足其工作，所以可以和音頻采集電路與音頻播放電路工作一個電源模塊，不需要重新設(shè)計新的電源模塊。lm386內(nèi)置電壓增益為20，但是還打不到放大的倍數(shù)要求，需要在1腳和8腳之間外接一個10uf的電容使電壓增益達到200，電容c4的大小決定電路的放大倍數(shù)。選用10k的滑動變阻器調(diào)節(jié)電路中的電流輸出，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，可以調(diào)節(jié)音量的大小。與7腳連接的電容c1用作旁路電容，由于輸入的信號中混有高頻和低頻成份，c1的作用就是濾除高頻成份，保證低頻信號輸出，去除高頻噪聲。c2電容大小選用250uf，用于隔直和耦合，因為lm386是單電源為其供電，其輸出端5腳會存在直流電壓，如果直流電壓長時間存在將揚聲器損壞，因為選用250uf的c2阻止直流電壓的通過，c2還可以耦合電路中的交流信號，電容c2與揚聲器負載構(gòu)成一階高通濾波器，對輸入信號進行濾波，可以減小噪聲。

音頻采集和播放電路中都用到了lm386功率放大器，lm386的功放作用對處理音頻放大效果非常好，是一種專門用于音頻功放的集成電路。該放大器內(nèi)部具有三級放大電路，所以放大的效果很明顯。該放大器共有八個引腳，引腳2和3分別為反相和同相輸入端，用引腳5對信號進行輸出，八腳和一腳之間接一個控制放大倍數(shù)的電容，如果不外接一個電容的話，電路的電壓增益只有20，四腳用于接地，六腳用于與5v的電源相連為其供電，引腳7接地之前必須外加一個0.1uf的旁路電容，能夠有效地抑制噪聲。lm386也可用電池供電，功耗比較低。

音頻采集電路中用到了lm393器件，lm393是專業(yè)的雙電壓比較器集成電路。lm393內(nèi)置兩個比較器用于兩端輸入電壓的比較，每個比較器的兩端輸入模擬信號，對這兩段的電壓進行比較，同相端的電壓高的情況下輸出為高電平，如果是反相端電壓高時則輸出為低電平，lm393可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口。lm393的引腳1、引腳2和引腳3分別為一個比較器的輸出端、反相輸入端和正相輸入端。引腳4和引腳8分別用于接地和接電，其余三個引腳作為另以個比較器的輸入和輸出端。lm393能夠利用滯回去除或者減少電路中的震蕩，這些震蕩通常是因為輸出端到輸入端有寄生電容，這些寄生電容引起震蕩，并且這種震蕩即在電源周圍使用濾波電容也是沒辦法消除的。

電源供給單元設(shè)計

所述電源供給單元采用電池供電或者直流電源供電，如圖8所示。6v的電壓通過4節(jié)1.5v的電池經(jīng)過電池組來實現(xiàn)，但是cc2530需要3.3v的電壓，所以本設(shè)計采用的是ams1117來進行電壓值6到3.3v的轉(zhuǎn)換。另外還有直流供電方式，直流電源供電直接輸出5v電壓，然后通過ams1117芯片將5v電壓直接轉(zhuǎn)換為3.3v電壓。通過開關(guān)可以選擇電源選擇的方式。當(dāng)在戶外測試時必須使用電池供電才能保障節(jié)點的正常運行。

如圖9所示，ams1117轉(zhuǎn)換電路模塊的功能是為了實現(xiàn)將電池組提供的6v電壓通過ams1117的固定電壓輸出功能來得到3.3v的電壓，用這3.3v的電壓來給cc2530芯片供電。

cc2530模塊的底座上有專門的usb接口和dc接口用于供電，同時底座也可以為采集電路和播放電路供電，底座左下方的從左到右三個按鍵分別是s1和s2可手動組網(wǎng)，s3用于電路復(fù)位。按鍵的上方是一排指示燈，前三個是組網(wǎng)指示燈，rx和tx是串口收發(fā)指示燈，pwr為電源指示燈。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。