隨著高校數(shù)字設(shè)備的更新,，數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)在高校中得到廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)以模擬電路為主,，發(fā)射頻率固定,、穩(wěn)定性差；而數(shù)字式發(fā)射機(jī)功耗很大,，且?guī)缀跛性O(shè)備都沒有靜音關(guān)閉的功能,，容易造成電能浪費(fèi)。本文提出的節(jié)能型數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì),，可使發(fā)射頻率在88 MHz～108 MHz范圍內(nèi)任意設(shè)置,，精度達(dá)0.1 MHz，可有效避免干擾,，提高穩(wěn)定性。選用的低功耗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了靜音關(guān)閉功能,，大大減少電能損耗,，起到節(jié)能,、環(huán)保的作用。該設(shè)計(jì)可作為學(xué)校數(shù)字化教學(xué)的無線話筒使用,，也可用于組建小型的廣播系統(tǒng),，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工作原理
    本系統(tǒng)以低功耗單片機(jī)MSP430F149為主控制器,、BH1415F模塊為核心,，加以聲強(qiáng)檢測(cè)模塊、繼電器控制模塊以及液晶顯示,、矩陣鍵盤等模塊組成,。該系統(tǒng)的工作原理如下：首先觸發(fā)工作按鈕，繼電器開關(guān)閉合,，系統(tǒng)工作,。利用駐極體麥克風(fēng)采集聲音，放大,、濾波后,，其中一路傳輸給BH1415F調(diào)頻后發(fā)射，液晶屏實(shí)時(shí)顯示發(fā)射頻率和狀態(tài),；另一路經(jīng)聲強(qiáng)檢測(cè)模塊,，將得到的電壓值傳給單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)有聲音發(fā)出時(shí),，采樣得到的電壓值較大,，控制繼電器開關(guān)一直閉合，系統(tǒng)處于工作狀態(tài),；一旦聲音停止,，電壓值將變得很小，若在一定時(shí)間內(nèi),，檢測(cè)的電壓值持續(xù)低于設(shè)置的無聲閾值,，則控制繼電器開關(guān)斷開，切斷系統(tǒng)所有供電,，系統(tǒng)停止工作,，達(dá)到靜音關(guān)閉的功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示,。

2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 MSP430簡(jiǎn)介
    MSP430是TI公司推出的16位系列單片機(jī),，在電池供電的低功耗應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其工作電壓在1.8 V～3.6 V范圍之間,，正常工作時(shí)功耗可控制在200 μA左右,。可實(shí)現(xiàn)2 μA甚至0.1 μA的低功耗[1],，且自帶有ADC12模塊,，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換,，具有高速和通用的特點(diǎn)[2]。多用于智能儀表,、智能家電,、電池供電便攜式設(shè)備中。
    本系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)為主控芯片,不僅可以直接應(yīng)用于內(nèi)部集成的12位A/D,，滿足設(shè)計(jì)的要求,，還可使單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式，有效地減少系統(tǒng)功耗,，進(jìn)一步節(jié)約電能,。
2.2 聲音采集模塊
    目前市面上較多的是動(dòng)圈式麥克風(fēng)和駐極體麥克風(fēng)。駐極體麥克風(fēng)具有體積小,、頻率范圍寬,、高保真和成本低的特點(diǎn)[3]，本設(shè)計(jì)采用駐極體麥克風(fēng)初步采集聲音,。麥克風(fēng)通過3.5 mm立體聲插座接入電路,，信號(hào)經(jīng)濾波后，由三極管9014放大,，得到適合的電壓值,，實(shí)現(xiàn)聲音的簡(jiǎn)單采樣。
2.3 數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)模塊
　數(shù)字調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)采用BH1415F為核心,，組成數(shù)字調(diào)頻發(fā)射模塊,。BH1415F是專用的調(diào)頻發(fā)射集成電路，內(nèi)含立體聲信號(hào)調(diào)制,、調(diào)頻廣播信號(hào)發(fā)射電路,、前置補(bǔ)償電路、限制器電路,、低通濾波電路等,，具有良好的音色，且內(nèi)置PPL系統(tǒng)調(diào)頻發(fā)射電路,，傳輸頻率非常穩(wěn)定[4],。
    將BH1415F的傳輸使能端CE、傳輸時(shí)鐘端CK,、傳送內(nèi)容端DA,、音頻靜音端MUTE與單片機(jī)I/O端口相連。單片機(jī)通過CE,、CK,、DA 3個(gè)管腳，用串行通信的方法向BH1415F寫入16位控制字，對(duì)其發(fā)射頻率,、立體聲及PLL輸出狀態(tài)進(jìn)行控制,；通過對(duì)MUTE管腳送入高低電平,，控制音頻靜音功能的開/關(guān),。
2.4 聲強(qiáng)檢測(cè)模塊
　經(jīng)聲音采集模塊得到交流信號(hào)，為了提高檢測(cè)精度和效率,，選用整流芯片AD736[5],，采用如圖2所示的聲強(qiáng)給測(cè)電路，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓,。由于得到的直流信號(hào)較小,，AD736輸出的電壓需經(jīng)LM324放大，再將得到的理想電壓值送至A/D轉(zhuǎn)換器,。

2.5 靜音關(guān)閉控制模塊
    電源通過繼電器常開一端接入系統(tǒng),。不使用時(shí)，電源斷開,，系統(tǒng)不工作,。當(dāng)觸發(fā)系統(tǒng)工作按鈕后，觸發(fā)瞬間電路接通,，電源給系統(tǒng)供電,，單片機(jī)立刻為繼電器送入高電平使繼電器跳轉(zhuǎn)，常開一端閉合,，電源接入電路中,。此時(shí)，即使松開工作按鈕,，系統(tǒng)也可正常工作,，繼電器控制電路如圖3所示。

    當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)的A/D電壓值持續(xù)小于閘值5 min后,，單片機(jī)給繼電器送入低電平,，繼電器跳轉(zhuǎn)，常開一端斷開,，電源斷開連接,，停止供電，系統(tǒng)停止工作,。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 軟件流程
    系統(tǒng)工作按鈕被觸發(fā)后,，繼電器常開端閉合，進(jìn)行初始化設(shè)置,。定時(shí)1 s,，讀出A/D采樣值，并與設(shè)定的閘值進(jìn)行比較，判斷系統(tǒng)是否在使用中,。若正在使用,，則使計(jì)數(shù)清0；若未使用,，則計(jì)數(shù)值加1,。計(jì)數(shù)達(dá)300(5 min)時(shí)，控制繼電器跳轉(zhuǎn),，切斷電源,。定時(shí)中斷流程圖如圖4所示。

3.2 低功耗設(shè)計(jì)
    本文設(shè)計(jì)的發(fā)射系統(tǒng)靜音關(guān)閉功能不僅節(jié)約電能,，同時(shí)MSP430單片機(jī)還可以發(fā)揮其低功耗優(yōu)勢(shì),，除了必要的設(shè)備初始化以外，其余程序（鍵盤觸發(fā),、定時(shí)器,、A/D轉(zhuǎn)換）均在中斷中完成。單片機(jī)大部分時(shí)間處于LPM1低功耗模式中,，只有中斷被觸發(fā)才被喚醒,，這一設(shè)計(jì)方案大大降低了系統(tǒng)功耗[6]。當(dāng)不設(shè)置發(fā)射頻率和發(fā)射狀態(tài)時(shí),，單片機(jī)可控制液晶,、關(guān)閉背光，從而進(jìn)一步降低功耗節(jié)約電能,。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    經(jīng)過軟硬件調(diào)試之后,，系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了本文所提出的靜音關(guān)閉功能。該發(fā)射系統(tǒng)的關(guān)鍵性指標(biāo)與常見的幾種無線調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)比較結(jié)果如表1所示,?？梢钥闯觯驹O(shè)計(jì)除了具有靜音自動(dòng)關(guān)閉功能優(yōu)勢(shì)之外,，其他的性能指標(biāo)與所列幾種發(fā)射系統(tǒng)基本相當(dāng),。

    針對(duì)傳統(tǒng)調(diào)頻發(fā)射機(jī)穩(wěn)定性差、易受干擾,、功耗大,、浪費(fèi)電能的問題，設(shè)計(jì)了基于MSP430低功耗單片機(jī)和BH1415F的節(jié)能型數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī),，正常情況下工作功率約1.2 W,。該發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率在88 MHz～108 MHz范圍內(nèi)可調(diào)，最小步進(jìn)為0.1 MHz,發(fā)射功率為0.5 W～0.7 W,。本設(shè)計(jì)增加了靜音關(guān)閉的功能,，停止使用一段時(shí)間后,系統(tǒng)可自動(dòng)切斷電源,可有效減少不必要的電能浪費(fèi),實(shí)用性極強(qiáng),尤其在節(jié)能,、環(huán)保方面具有很大的推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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