基于zigbee语音通信终端系统设计与实现

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1、摘要煤矿安全问题一直是公众关注的热点，矿井无线语音通信技术的研究为煤矿安全管理提供了很好地解决方案。由于煤矿井下环境复杂，用于井下的终端设备必须具有低功耗、低成本、高可靠性、较强恢复力等特点。ZigBee技术具备以上特点，是一种新型的无线传感器网络技术。传统上ZigBee传输的数据为非即时数据，无线语音通信则属于即时数据传输，因此必须对语音数据进行压缩以降低数据传输量。自适应差分脉冲编码调N(ADPCM)压缩算法压缩率较高、语音质量好且成本低，比较适合运用在带宽有限的ZigBee无线通信中。本文在分析和对比几种无线通信技术和语音压缩算法的基础上，重点研究了ZigBee无线通信技术

2、和ADPCM语音压缩编码算法，设计实现了基于ZigBee技术的语音通信终端系统。该系统实现了用ZigBee技术对语音数据的实时传输，并可通过Qtopia图形界面灵活地切换工作模式，完成设备间的半双工通信。本文的主要工作内容如下：(1)分析讨论了本文的研究背景和意义，归纳总结了矿井语音通信技术的国内外发展现状，概述了本文的主要研究工作。(2)分析对比了几种现在比较常用的无线射频技术和语音编码算法，重点研究了以IEEE802．15．4为基础的ZigBee技术和ADPCM语音压缩编码算法；结合矿井的特殊性，设计了基于ZigBee的语音通信终端系统的实现流程与架构；对Qtopia图形界面

3、进行了研究与分析，给出了系统的总体设计方案。(3)研究并实现了本系统的硬件设计，主要有主控芯片的分析与选型，硬件平台的搭建，各个功能模块的电路设计、制作与调试。软件部分研究并分析了Linux平台下设备的操作流程；设计并完成了ADPCM算法的程序实现：深入研究了ZigBee协议栈、网络建立流程以及无线数据的传输等；设计实现了应用程序的开发，完成了语音数据的无线传输；完成了Qtopia图形用户界面的设计。(4)经测试语音终端系统实现了对语音信号的采集与预处理、ADPCM编码、无线传输以及无线数据接收、ADPCM解码、语音信号播放等任务。无线传输的数据丢包率低、延时小，因此语音质量较高

4、。关键词：无线传感器网络，ZigBee技术，ADPCM编解码算法，嵌入式系统，GUI图形界面AbstractThecoalminesafetyisalwaysthefocusofthepublic．Theresearchofwirelessvoicecommunicationstechnologyforcoalmineprovidesagoodsolutionforcoalminesafetymanagement．Becauseofthecomplexityofenvironmentincoalmines，terminalequipmentsofcoalminemusthavet

5、hecharacteristics，suchaslowpowerconsumption,lowcost，hi曲reliability,strongrestoringabilityandSOon．ZigBeetechnologyjusthastheabovecharacteristics，itisanewtypeofwirelesssensornetworktechnology．Traditionally,thedataofZigBeetransmittingisnonreal-timedata．However,W讹lessvoicecommunicationiSreal．time

6、datatransmission,SOitiSnecessarytOcompressthevoicedatainordertoreducetheamountofdatatransmission．ADPCMcompressionalgorithmhavemanyprominentcharacteristics，suchashighcompressionrate，goodspeechqualityandlowcost．SoitissuitableforusingintheZigBeewirelesscommtmicationsystemwhosebandwidthislimited．

7、Thispapercomparesseveralwirelesstransmissiontechnologiesandspeechcodingtechnologies．Onbasisofthese，thispaperfocusesonZigBeewirelesscommunicationtechnologyandADPCMvoicecompressioncodingalgorithmanddesignstOimplementasystemofvoicecommunicationt