基于zigbee的语音通信终端系统的设计与实现

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1、分类号——UDC密级学校代码劣j凄程歹大穿学位论文10497题目基士圣ig垦曼曼鲍亟壹通焦缝鲞丕绫鲍遮盐当塞盟英文DesignandImplementationofVoiceCommunication题目!鱼!卫!in垒lSY墨!皇m旦垒墨曼亟Qn圣ig旦星曼研究生姓名鄞丛焦指导教师姓名——』型锺L一职称—j业垫撞一学位—丝单位名称焦：垦墨猩鲎瞳邮编垒三QQZQ申请学位级别硕士论文提交日期2Q12生垒旦论文答辩日期2Q12生§月．学位授予单位盛婆垄墨盘鲎学位授予日期答辩委员会主席扬态评阅人扬态选丝聪2012年5月独创性声明本人

2、声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索

3、，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务o(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：卸存段1参导师(签名)：叫新习日期：goIZ·，·2歹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

4、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f1]IJ(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

5、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

6、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。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Abstr

7、actThecoalminesafetyisalwaysthefocusofthepublic．Theresearchofwirelessvoicecommunicationstechnologyforcoalmineprovidesagoodsolutionforcoalminesafetymanagement．Becauseofthecomplexityofenvironmentincoalmines．terminalequipmentsofcoalminemusthavethecharacteristics，suchas

8、lowpowerconsumption,lowcost，hi。曲reliability,strongrestoringabilityandSOon．ZigBeetechnologyjusthastheabovecharacteristics，itisanewtypeofwir