基于单片机的无线双向外语教学机的设计

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摘要:针对目前语音实验室存在的种种不适应外语教学现状的不足之处,开发了基于单片机控制系统的无线双向外语教学.
8 c5 h( x# A: }2 u4 _! x& x" {机,该系统结合有线和无线语音室的优点,实现了外语听,说教学中基本的双向交流。
关键词:单片机;多机通信;无线双向交流
单片机控制技术发展日益成熟。单片机系统已经应用到了现
% o- l; [4 W+ S# ?0 t代化生产生活的很多方面。在教育现代化的领域也出现了单片机
系统的身影。该系统就是把单片机系统引人到了外语教学中。
语言实验室是现代外语教学的重要辅助手段,它直接关系
到外语听、说教学的质量与效率。目前国内的双向语言实验室
$ k# @5 l  a0 {7 J多是采用有线传输信息，,其学生座位少,价格高,并需要专门的场
地,不能解决大班的听力授课问题。近年来,院校的扩招使学生
% K/ Z7 Z: x' E2 ?) |1 D3 [: r人数多与外语教师和语言实验室紧缺的矛盾更为突出，直接影
响了外语教学质量。而现在市场上出现的无线语言实验室均为
单向传输的，所以设计并实现无线双向语言教学系统是十分必
. W+ s# M8 d! G要的。本文介绍的系统由教师主控机和学生机两部分组成，采用
6 O. i7 h) Z1 a1 d了窄带无线调频发射、接收技术进行音频和数据的双向传输。
系统的核心采用单片机控制技术，运用单片机多机通信技术实
# w" C- C/ Y  D; g. ^& V现了主从机的数据通信，采用多信道无线通信方式，信道的切换
$ r+ `- J0 _* D1 d( q由锁相环实现。该系统具备了有线语言实验室的基本功能,并能
, w  k8 p! z+ J- R2 ?够实现无线语言实验室的双向交流。其结构紧凑，成本低廉,由
+ e2 ^3 `, u1 ^4 K9 l电池供电便于携带,并不需要占用专门的教室。
& y0 z6 n2 ?0 D& ^  z1系统设计的关键技术
1.1调制和解调技术
调制过程就是将信号频谱搬移到任何所需要的较高频率范
/ i7 c7 D0 j) j  M* a( ^- F' M  J' t围,使之容易以电磁波的形式辐射出去。接收机从高频已调波中
取出调制信号的过程称为解调。按照信号变化的高频振荡参数
' U9 q* M1 g' `5 G; f的不同,调制方式可分为振幅调制频率调制和相位调制。为了
0 U. N$ B( ?' e降低成本提高抗干扰能力，实现多信道信息传输，本系统采用了
8 I7 O% g0 Q& W1 Y, I! G( Q1 M窄带频率调制,即载波频率随调制信号幅度变化的调制方式，简
称调频(FM)。
1.2 锁相技术
: z. ?+ Z" Y# H5 T1 q& f% I锁相技术的应用电路称为锁相环路，简称PLL
(Phase- _Locked Loop)。在通信系统中,锁相环用于产生稳定的载
3 D8 W7 M8 p5 B$ K# ?6 B4 Z
波、调频信号获本振信号。它能够实现对输人信号地进行频率跟
  L3 o3 q5 N( A8 q. b9 a/ H* h踪。它由鉴相器、压控振荡器和环路滤波器三部分组成。压控振
2 \: n: E$ ~2 f荡器(VCO)信号和基准信号经鉴相器检测出两者之间的瞬时相.
位差,并产生相应的误差电压。误差电压作为VC0的控制电压,
' ~6 y* Y4 n# W6 S7 @- E不断调整VC0的振荡频率,最后使VC0的振荡频率稳定的等
) L8 p3 D5 ~6 G. o, d于基准信号的频率。环路是否锁定完全取决于两者的频率是否
相等,因此可以说锁相环是- -种无误差的频率自动跟踪系统。
4 k; C; ^: a0 [6 ^& d1.3单片机多机通信技术
为了使控制灵活和充分利用单片机的资源，本系统采用了
& _& k( {0 _: t单片机的多机通信技术，信息传输媒介为无线电磁波。利用单片
机串行口方式3及串行口控制寄存器SCON中的SM2和RB8
! P3 t( u- ?3 `6 E3 T* E: I的配合可完成主从式多机通信。串行口以方式3接收时，若SM2
为1,则仅当从机接收到的第9位数据(RB8)为1时，数据才装入
接收缓冲器SBUF,并置RI为1向CPU申请中断;如果接收到
的第9位数据为0，则不置位中断RL,信息将丢失。而SM2为0
" |4 @' a. x. ]; @2 W时则接收到一个数据字节后,不管第9位数据是1还是0都产
生中断标志RL,接收到的数据装人SBUF。应用这个特点便可实
6 F( C4 h6 _2 n9 y) U4 f7 S现系统的多机通信。
2系统的硬件设计
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Racheler

调制过程就是将信号频谱搬移到任何所需要的较高频率范围,使之容易以电磁波的形式辐射出去