音频探生仪数据传输与存放系统的设计与研究

论文摘要

我国处于环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带的交汇部分,加上太平洋板块、菲律宾板块向西北方向的俯冲和印度洋板块向北的推挤,导致我国地震活动频繁和强烈,并且地震灾害给我国带来了严重的破坏。总体来说,我国地震活动的特点是频度高、强度大、分布广、震源浅、成灾率高。目前,我国的城市化进程发展的越来越快,人口向大城市聚集,城市中的建筑物密度越来越大,高层、生命线设施日益繁多,城乡地震灾害的潜在危险与日俱增,一旦发生中强度破坏性地震,将造成国家和人民生命财产的巨大损失,并可能由此引起社会经济混乱。因此,最大限度地减轻地震灾害所造成的损失是防震减灾工作的首要任务。但是我国在地震搜救技术和装备的研制和生产方面还比较落后,许多救援设备在实际的救援过程中效果不佳。因此在目前设备的基础上,发现救援设备的不足,通过使用新技术新方法对救援设备的性能进行提升是十分必要的。本课题的研究是在对“微型音频探生系统”（项目编号:来源于2008年科技部公益性行业科研专项经费项目“搜救行动实时动态信息获取技术研究”,项目编号:200808063-01）的科研样机充分了解与测试的基础上进行的。在对科研样机多次测试的基础上,本课题提出了音频探生仪数据传输与存放系统的设计方案。本课题的总体目标是改进原有无线数据传输的覆盖范围,新方案使用高集成度的无线射频芯片,从而可以大大增加救援设备的可搜索范围;利用AMBE算法将大量的音频信息进行压缩编码,在软件方面配合使用文件系统,从而将实现对现场采集的多通道音频信息的存储与回放,救援人员可以对各个通道采集的信息进行反复播放与分析,提高救援的效率。本系统由探测小球和接收终端两部分组成。探测小球主要由射频模块、音频模块、主控模块、电源模块等部分组成。其中音频模块主要负责对音频数据的采集,完成对音频数据的A/D和D/A转换,利用AMBE算法进行压缩编码与解压缩解码,完成音频数据的重建以及输出;主控模块负责所有设备控制、任务调度、通信协议控制;射频模块完成音频数据的传输和接收,完成对所接收音频数据的校验;电源模块主要完成电压转换,对系统各个模块供电。在探测小球的基础上加上存储模块和人机接口就构成了接收终端,接收终端负责各个探测小球的频道选择以及监听,对数据进行存储与回放。本设计主要对救灾设备的发展现状进行了了解,对语音压缩算法进行了学习,并完成了系统各个模块的设计与研究,绘制了功能实验板,完成了系统的软件调试,基本实现了预期功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 系统设计
• 2.1 系统设计思路
• 2.2 系统工作原理
• 2.3 系统整体设计
• 2.3.1 射频模块
• 2.3.2 音频模块
• 2.3.3 主控模块
• 2.3.4 存储模块
• 2.3.5 电源模块
• 2.3.6 人机接口
• 第3章 语音压缩编码技术
• 3.1 语音压缩编码技术概述
• 3.1.1 语音压缩编码技术的发展
• 3.1.2 语音压缩编码技术的分类
• 3.1.3 语音压缩编码常见算法的介绍
• 第4章 系统硬件设计
• 4.1 音频模块硬件设计
• 4.1.1 AMBE-1000 芯片简介
• 4.1.2 CSP1027 芯片简介
• 4.1.3 音频模块硬件实现
• 4.2 射频模块硬件设计
• 4.2.1 Si4432 芯片简介
• 4.2.2 射频模块硬件实现
• 4.3 主控模块硬件设计
• 4.3.1 探测小球部分主控模块设计
• 4.3.2 接收终端部分主控模块设计
• 4.4 人机接口模块硬件设计
• 4.4.1 OLED 简介
• 4.4.2 人机接口模块硬件实现.
• 4.5 数据存储模块硬件设计
• 4.6 电源模块硬件设计
• 4.6.1 探测小球部分电源模块设计
• 4.6.2 接收终端部分电源模块设计
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 音频单元驱动程序设计
• 5.2 射频单元驱动程序设计
• 5.3 数据存储单元驱动程序设计
• 5.4 系统程序设计
• 5.5 开发环境简介
• 第6章 系统调试及实验
• 6.1 PCB 设计
• 6.2 系统调试
• 6.3 系统测试
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果