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基于MC3418的红外语音传输系统:2013全国电子设计大赛F题应用
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更新于2024-09-12
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本文主要探讨了2013年全国电子设计大赛(F题)中的一种创新应用——基于自适应增量调制(Adaptive Modulation,简称ADM)的红外语音传输系统设计。这项设计由孟敬(广东交通职业技术学院电子信息工程系)主导,旨在满足现代教育领域中交互式教学的需求。 该红外语音传输系统的核心是MC3418编解码芯片,它是一款专为音频信号处理设计的集成电路。作者首先深入研究了MC3418的原理和功能,包括其编码和解码特性,以及在实际应用中的外围电路设计。这个芯片能够高效地将语音信号转换成红外信号,通过单片机进行定时控制,实现了无线传输,显著提高了教学环境中的互动性。 系统设计中,关键组件包括编码器/解码器、单片机控制器、红外信号发射器和接收器、低通滤波器以及放大器。这些组件协同工作,确保了系统的稳定性和可靠性。低通滤波器用于去除高频噪声,而放大器则确保信号在传输过程中的强度足够,克服可能的衰减。 此外,该系统的特点在于电路设计的合理性,使得成本较低且易于实现和维护。这使得它不仅适用于语音教学,还具有良好的可扩展性,能够适应多媒体教学的需求,如集成视频流或数据传输等功能。整体而言,这种基于ADM的红外语音传输系统为电子教学环境带来了革命性的变革,提升了教学质量与教学体验。 【中图分类号】TN912代表该论文属于电子学与信息技术的教育和技术部分,【文献标识码】B则表明这是一篇经过同行评审的科研论文。这篇研究对于理解如何结合先进技术改进传统的教学方法,尤其是在远程教育和智能教室的应用中,具有重要的参考价值。
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文 章编 号 :1002-8684(2005)07-0031—04
基于 ADM 的红外语音传输系统设计
孟 敬
(广 东 交通 职业 技 术 学 院 电子信 息 工 程 系 ,广 东 广 州 510800)
·
系统 设计 ·
【摘 要 】主要设计 了一种新型 的红外无线通信语 音教 学系统,完成 了 MC3418编解码芯片的原理和功能研 究及 其
外 围电 路 的 设 计 。 系统 利用 单 片 机定 时 控 制 ,实 现 语 音信 号 的红 外无 线 传 输 ,满 足 现 代 交 互 式 教 学 需 求 。具 有 电 路
合 理 ,经 济 实用 等优 点 ,且 在 功 能 上 易 于 扩 展 和 实 现 多媒 体 教 学 。
【关键词 】 自适 应增 量调制 ;MC3418;语 音编码 ;红外
【中图分类号 】TN912 【文献标识码 】B
Design of Infrared Voice Conununication System Based on ADM
MENG Jing
(Guangdong Communications Polytechnic,Guangzhou 510800,China)
【Abstract】The new application of infrared communication in voice teaching system is introduced in this paper.In
addition,the principle and function of M C341 8 IC is studied and the peripheral circuit is designed. Single chip
machine is used for timing control in the system,infrared wireless transmission of voice signals is realized,and the
demand in modem interactive teaching is satisfied。 This system is economical, its circuit is simple,and it is easy
to be extended to multimedia teaching. I e infrared voice transmission system mainly consists of the encoder/
decoder,SCM controller,infrared signal emitter/receiver,low—pass filter,and amplifier。
【Key words】ADM;MC3418;speech coding;infrared
1 语 音 室现 状
构建 一 个有效 、合 理 、先 进的 语 音 室 ,是提 高英 语
教 学 的重 要 环 节 。 目前 语 音 室 多 是 采 用 有 线 的方 式 来
传输 信号 的 ,这样 就 必 须 在 语 音 室 内铺 设 大量 的电 缆
才能 将主 机和 所有 的学 生机 连接 在一 起 ,成本 高且 不
利于系统的扩展 。采用红外传输 ,可 以避免信号传输过
程 中的电磁干 扰 ,无需 预埋 电缆 ,电路 合理 、使用 方便 、
经济 实用 ,且 在功 能上 易于 扩展 和实 现多 媒体 教学 。
2 语 音信 号 的编 码 调 制
2.1 脉 冲编 码 调 制 (PCM )
为了 把模 拟信 号 转 换 成 数 字 信 号 ,就必 须进 行 采
样 、量 化及 编码 等处 理 。脉 冲编 码调 制 (PCM)是 概 念 简
单 、理 论完 善 、使 用 广 泛 的编 码系 统 ,但其 数据 量也 是
最 大 的 。
2.2 增 量 调 制 (DM )
增 量调制 简 称 rM(或 DM),它 是 一 种预测 编码 技
术 ,是 PCM编码 的一种变形 。PCM是对每个采样信号
的整 个幅度 进行 量化 编码 ,因此 它 具 有 对任 意波 形进
行编 码的 能力 ,在 PCM 中 ,为 了减 小量 化噪 声 ,需要 较
长 的码 (通 常 对 话 音信 号 采 用 8位码 ),因此 编 码 设备
较为复杂 ;rM 是对实际 的采样 信号与预测 的采样信 号
之差 的极 性进 行编 码 ,将极 性变 成 “0”和 “1”。 换句 话
说 ,rM 只用 一位 二进 制码 就可 以实 现模 数转 换 ,这 比
PCM 简单得多 。如果实际的采样信号与预测的采样信
号之 差的 极性 为“正 ”,则 用 “1”表 示 ;否 则用“0”表 示 。
由于 rM 编码 只需 用 1位对语 音信号进行 编码 ,所 以
rM 编码 系统 又称 为“1位 系 统 ”。
2.3 自适 应 增 量 调 制 (ADM )
为 了使 增量调制 器的量化 阶 t9"能 自适应 ,即根 据
输入 信号 幅度 大小 变化 (斜 率大 小变 化 )自动 调 整量 化
阶 t9"的大 小 (图 1),以使斜 率过 载和粒 状噪声 都减 到
最小 ,如 当大信 号时 ,增 大量化 阶 t9",小信号 时 ,减小量
化 阶 t9"。由于 DM 调制的编码范 围为 A一= 为载
波频 率 , 为信 号频 率 ),A. ̄=o-/2,因此 对于 ADM 调
制 ,大信号 时 t9"增 大 ,A一 也增 大 ,小信号时 t9"减小 ,
A~也减小 ,这 就使 编码动态范 围增 大。此外 对于 DM
调制 ,小信 号时 ,由于t9"固定 不变 ,量 化信噪 比比较低 ,
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