基于STM32的对讲机设计

谭明妍，周 英，全俊宏，王 郁

（广东技术师范大学天河学院 电气与电子工程学院，广东 广州 510000）

对讲机是一种在不需要任何网络的情况下，仍然可实现一对多、多对一无线通话的工具。目前我国的对讲机产品技术含量和设计，都在朝着智能化、个性化、轻巧型的方向发展，以自主研发、科技创新为主线，挖掘国内的民用对讲机市场[1]。

1 系统总体设计

1.1 对讲机工作原理

本设计是半双工对讲机，工作原理：话筒采集语音模拟信号，模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）将话筒（Microphone，MIC）采集的语音数字化，数字信号处理器将信号编码，信号被调制后由数模转换器（Digital to Analog Converter，DAC）将其模拟化，经由射频发射器的天线发送出去；送出的信号由射频接受器接收模拟信号，经由模拟转换器数字化；然后数字信号处理器将信号进行解调和解码，获得数字信号；最后数字转换器将其模拟化，并由喇叭发出，如图1所示[2]。

1.2 对讲机系统设计

整个对讲机系统分为如下几个模块：无线语音及数据发送模块电路的设计、语音功放电路的设计、STM32的信号控制模块的设计、显示电路的设计，如图2所示。

2 硬件电路的设计

系统硬件电路设计主要包括STM32芯片主控制电路、显示模块电路、电源稳压电路、功放电路等。

2.1 STM32芯片主控制电路

本设计的主控模块采用的是STM32F103C8T6微控制器，作为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）控制模块，该电路包括STM32F103C8T6芯片、时钟电路以及复位电路。

图2 对讲机电路系统

2.2 显示模块电路

因液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）屏不能显示中文，所以选用能显示汉字的液晶屏。考虑到设计系统的升级和显示效果等问题，采用1.44寸薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）液晶屏，选择以串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）通信协议作为控制。该电路和0.96寸有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）液晶屏的电路兼容。

2.3 电源稳压电路

因本系统微处理器芯片的供电电压范围为2.0～3.6 V，如果直接使用5 V电源供电，可能会因电压过高而烧毁芯片，因此本系统采用3.3 V稳压管进行稳压，保证工作电源的正常以及电流的充足。

2.4 功放电路

本系统中的语音信号经由喇叭输出。为了输出质量更好的语音信号，选用了LM393芯片组成的语音功放电路，最后经由喇叭输出。LM393是一款双电压比较器集成电路的芯片，组成功放电路。系统整体电路如图3所示。

图3 系统整体电路

3 软件程序设计

3.1 主程序设计

主程序是整个系统的主体部分。整个系统的所有功能实现都是在主函数中完成的，在此过程中主程序调用了各个子程序，主函数流程如图4所示。

图4 主程序流程

3.2 液晶显示的软件设计

在本设计中，通过TFT液晶来显示信息，是通过调用函数如“void Show_Str(u16 x,u16 y,u16 fc,u16 bc,u8 *str,u8 size,u8 mode);”来实现的[3]，该程序流程如图5所示。

图5 液晶显示函数流程

4 测试结果

无线对讲机的开机界面：当语音发送按键没按下时候，TFT显示液晶屏显示“正在接收”，此时无线对讲机为语音接收状态，否则为发送状态。

该对讲机测试的通信距离大约为500～1 000 m。本次设计采用集成设计模式，由无线语音对讲及数传模块、控制系统模块以及显示模块组成，如果将电路上各芯片的引脚应用完全，将会对以后进一步研发的功能扩展打造众多的可能，并且电路简单，操作简便，容易开发。本设计的最终效果如图6所示。

图6 对讲机实物