基于ADPCM压缩编码算法的光话机设计

发布时间：2020-09-24 05:02

　　随着光纤的使用范围越来越广泛,光纤的铺设、维护及检测工作变得越来越重要。光纤铺设、维护及检测工作需要施工人员之间的相互配合,所以他们之间的即时通信就很有必要。考虑到有的光纤铺设环境比较恶劣,时有无线通信设备通话质量差,不能满足现场沟通要求,所以需要一款不受恶劣环境影响的专用通信设备来进行通话。本课题研究的光话机,也称之为光源一体机,就是针对以上问题设计的一种以光纤为媒介进行双向通话的通信设备,它可以直接采用光纤施工中已有的光纤作为传输媒介,不需要另外设置专用的通信线路,使通信更加方便。目前市场上光话机种类比较多,但也存在一些问题,比如数码率高,通话质量不高,价格较贵等。本文设计的光话机系统采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)技术,压缩比可达4:1,降低了数码率,通过语音测试实验可以得出该种编码方法可获得较高的语音通话质量。本文研究的光话机系统选用低成本的STM32单片机作为处理器,在满足通话质量要求的前提下降低了硬件成本。此外,系统采用了集光源为一体的光纤收发模块以及设计了一个LCD显示模块用于显示光话机当前状态。本文具体的研究内容如下:首先,对光话机技术的发展现状以及光话机的工作原理及组成进行了分析,针对市场上已有光话机的不足,提出了本课题总体研究思路和实现目标。然后,通过对传统光话机实现方案进行分析,提出了光话机系统的硬件总体设计方案,并分别对其各功能模块电路进行设计,主要包括单片机控制电路设计、光纤收发模块电路设计、语音编解码模块电路设计、液晶显示接口电路设计、按键控制电路设计、电源电路设计、麦克风输入及语音输出接口电路设计等。接下来,对语音压缩编码算法及实现方法进行了研究,设计了一套在编解码模块VS1053上实现ADPCM压缩编码算法的方法。此外,还对单片机控制程序进行设计,主要包括光话机系统主程序的设计,编解码模块控制程序设计等。最后,对设计的光话机系统进行调试,主要是通过软硬件结合的方式进行系统联调,并对编解码之后的语音信号进行音质测评,实验结果表明,光话机的语音质量平均意见得分为3.9,数码率为32kbps。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TN915.05

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