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.
, ~5 M& P  _, Y" s: ~: w+ B: u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
& s0 @4 a. s: P4 a+ c# B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
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。
" a3 Z1 z7 ]# v; Y语言实验室是现代外语教学的重要辅助手段,它直接关系
- v' N3 H* \% Y' ~3 _6 x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
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
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
0 N" f+ w! a3 [1 a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
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
* e+ C. r# e; U/ \$ T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。
; k) x8 U8 B8 E! r4 ^" f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
% h7 v' l3 l6 C6 ^2 ?  U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
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
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
. S$ H- W3 T9 a4 S电池供电便于携带,并不需要占用专门的教室。
! t8 ?" a2 X! q3 P0 g/ B1系统设计的关键技术
. V8 l' L2 z! c% s. S/ G; O9 V1.1调制和解调技术
2 _5 z, f: ^4 o% h9 a8 q+ E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。接收机从高频已调波中
3 o5 a$ P: w4 t0 x8 H# A+ F& b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
' ^/ H: X1 m  I! U# T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
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
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
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
$ u, c/ l* @3 l
! G6 m: y8 [- Q9 w2 ~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
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
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,
" |) a. {5 X* V+ v不断调整VC0的振荡频率,最后使VC0的振荡频率稳定的等
7 J/ @2 I( A6 D  U/ f: l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。
1.3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
9 I" a6 s( s0 a; ~' V* h+ `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
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
  m2 t8 C9 D( n! @接收缓冲器SBUF,并置RI为1向CPU申请中断;如果接收到
7 D& [1 D7 D9 \8 d的第9位数据为0，则不置位中断RL,信息将丢失。而SM2为0
2 m* b- \5 J+ @$ C( z: @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
0 O+ K* ?1 I: `: v- B' E) I生中断标志RL,接收到的数据装人SBUF。应用这个特点便可实
现系统的多机通信。
2系统的硬件设计

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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