基于stm32的激光監(jiān)聽裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種基于STM32的激光監(jiān)聽裝置，其組成包括電源模塊、信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊、與功率放大與信號接受模塊；所述的信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊與功率放大與信號接受模塊依次相連；電源模塊與CPU模塊相連接；所述的CPU模塊包括ARM7系列的STM32芯片，所述的信號發(fā)射模塊為HE?NE激光器。本實用新型采用激光技術(shù)作為監(jiān)聽裝置的監(jiān)聽手段，利用聲音產(chǎn)生的微小震動引起光波路線改變，利用激光載波技術(shù)，能夠有效的確定聲源的位置，能夠在特殊場合達到隱秘監(jiān)聽的效果，具有遠距離與高質(zhì)量的監(jiān)聽效果。
【專利說明】
基于STM32的激光監(jiān)聽裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于激光技術(shù)與電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于STM32的激光監(jiān)聽裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]社會的快速發(fā)展，電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)與人們的生活相連越來越來緊密，導致了原有的監(jiān)聽系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足時代的需求，以往的監(jiān)聽系統(tǒng)如基于JAVA技術(shù)的監(jiān)聽系統(tǒng)、網(wǎng)絡監(jiān)聽系統(tǒng)、手機監(jiān)聽系統(tǒng)、基于電子集成的監(jiān)聽系統(tǒng)等都具有各種弊端，如基于電子集成的監(jiān)聽系統(tǒng)是用集成電路集成電子錄音模塊，從而達到監(jiān)聽的目的，這種監(jiān)聽系統(tǒng)需要把監(jiān)聽器放到被監(jiān)聽對象所在的空間里，但是，對于一些特定的對象、對于那些不容易將監(jiān)聽器放到的空間里的情況，這種監(jiān)聽器還是有一點的局限性的；另外，申請?zhí)朇N201310572220.7公開了一種簡易聲音監(jiān)聽無線發(fā)射裝置，雖然實現(xiàn)了在一些特定地點的監(jiān)聽，但還是有不少弊端，如無線電監(jiān)聽的監(jiān)聽效果不加，而且很難達到隱秘監(jiān)聽;激光監(jiān)聽技術(shù)作為如今新型的監(jiān)聽手段，不僅可以能確定聲源的位置，還具有隱秘監(jiān)聽、監(jiān)聽距離遠與監(jiān)聽效果更佳等優(yōu)點;現(xiàn)如今，越來越多的研究人員重視激光監(jiān)聽的研究。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有監(jiān)聽技術(shù)監(jiān)聽效果差與隱秘性能低等不足，創(chuàng)新的提供了一種基于STM32的激光監(jiān)聽裝置。該裝置通過ARM7系列以Cortex-M3核心集成的STM32芯片與ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、DAC(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)、NE5532芯片(功率放大器)等外部構(gòu)件創(chuàng)新性的結(jié)合來達到更佳的監(jiān)聽效果;另外本實用新型為達到隱秘高效果遠距里監(jiān)聽采用了激光技術(shù)，根據(jù)聲音震動和光波承載信息等原理，有效利用激光光束來協(xié)載監(jiān)聽語音信號來達到高效監(jiān)聽;實現(xiàn)所需的清晰隱秘監(jiān)聽。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0005]—種基于STM32的激光監(jiān)聽裝置，其組成包括電源模塊、信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊、與功率放大與信號接受模塊;所述的信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊與功率放大與信號接受模塊依次相連；電源模塊與CPU模塊相連接；
[0006]所述的電源模塊包括電源開關(guān)、穩(wěn)壓芯片和自恢復保險絲;其中，電源開關(guān)分別和穩(wěn)壓芯片、自恢復保險絲相連，穩(wěn)壓芯片與CPU模塊相連接；
[0007]所述的信號發(fā)射模塊為HE-NE激光器，
[0008]所述的信號濾波模塊包括微分器；
[0009]所述的信號處理模塊包括運算放大器芯片和一個電解電容;其中電解電容與信號濾波模塊相連接，運算放大器芯片與CPU模塊相連接；
[0010]所述的CPU模塊包括ARM7系列的STM32芯片；
[0011]所述的功率放大與信號接受模塊包括功率放大部分和信號接受部分，功率放大部分包括功率放大器芯片與電容，二者串聯(lián);信號接受部分包括NPN型光電三極管，功率放大器芯片、NPN型光電三極管分別與CPU模塊相連；
[0012]所述的功率放大器芯片型號為NE5532;NPN型光電三極管型號為BPW96;所述的運算放大器芯片型號為LM386。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014]1、本實用新型采用激光技術(shù)作為監(jiān)聽裝置的監(jiān)聽手段，創(chuàng)新的利用聲音產(chǎn)生的微小震動引起光波路線改變，利用激光載波技術(shù);即用激光作為監(jiān)聽音頻信號的媒介，能夠有效的確定聲源的位置，能夠在特殊場合達到隱秘監(jiān)聽的效果，具有遠距離與高質(zhì)量的監(jiān)聽效果。
[0015]2、本實用新型創(chuàng)新的利用ARM7系列的STM3 2芯片作為CPU模塊，STM3 2系統(tǒng)內(nèi)部以Cortex-M3為核心集成的芯片內(nèi)核具有最大為72MHZ的時鐘頻率，126K的64BIT的FLASH，同時兼容3.3V和5V的電壓充放電；以及512K的內(nèi)存儲存空間，這種在STM系統(tǒng)內(nèi)部以Cortex-M3為核心集成的芯片就使得它具有穩(wěn)定性能好、功耗低、資源豐富、高容量、同時可以與多種操作系統(tǒng)兼容的優(yōu)點，有效的增加了監(jiān)聽裝置的效率與穩(wěn)定性;另外本實用新型選擇的STM32芯片自帶ADC外設(shè)模塊與DAC外設(shè)資源，大大簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。
[0016]3、本實用新型巧妙采用NE5532芯片作為功率放大器件，相對于大多數(shù)的標準放大器而言，NE5532能顯示出更好的噪音性能，它具有提高功率輸出驅(qū)動能力的作用并且具有相當高的信號、電源帶寬;NE5532芯片能夠保證在監(jiān)聽過程中信號傳輸失真問題，進而達到本實用新型隱秘有效監(jiān)聽的目的。
[0017]4、本實用新型采用NPN型光電三極管BPW96作為監(jiān)聽到信號的接受器件，此光電三極管的工作范圍廣，可見光及紅外光都適用，峰值波長介于紅外范圍之內(nèi)，更適合隱蔽監(jiān)聽的用途;三極管本身具有放大作用，可以大大簡化了信號處理電路，可以使激光監(jiān)聽裝置小型化，實用化。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型基于STM32的激光監(jiān)聽裝置的整體結(jié)構(gòu)框架圖。
[0019]圖2是本實用新型電源模塊電路圖。
[0020]圖3是本實用新型放大電路及接收信號源模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型的基于STM32的激光監(jiān)聽裝置的整體結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示，其組成主要包括電源模塊1、信號發(fā)射模塊2、信號濾波模塊3、信號處理模塊4、CPU模塊5、與功率放大與信號接受模塊6;所述的信號發(fā)射模塊2、信號濾波模塊3、信號處理模塊4、CPU模塊5與功率放大與信號接受模塊6依次按順序相連;另外電源模塊I與CPU模塊5相連接；
[0022]所述的電源模塊I主要包括電源開關(guān)、穩(wěn)壓芯片和自恢復保險絲；其中，電源開關(guān)分別和穩(wěn)壓芯片、自恢復保險絲相連，穩(wěn)壓芯片與(PU模塊5相連接；
[0023]所述的信號發(fā)射模塊2為HE-NE激光器，該激光器所發(fā)射出的光源信號較強，在白天的情況下，日光電強度與HE-NE激光器的光強度相比，前者微弱的很，可以忽略不計，用這種光源能夠大大的減小環(huán)境因素對本設(shè)計的干擾；
[0024]所述的信號濾波模塊3包括微分器，選用電容為0.0 IuF的RC微分濾波器，因為小電容諧振頻率高，可以濾除高頻率信號的干擾的，使得輸出的信號源或者電壓值更加的純凈，可以更好的濾除高頻率的信號；
[0025]所述的信號處理模塊4包括運算放大器芯片LM386和一個電解電容;其中電解電容與信號濾波模塊3相連接，運算放大器芯片與CPU模塊5相連接;所選用的放大芯片LM386帶寬積為65KHZ，正好完全符合對于信號的放大的增益、帶寬以及人的聲音帶寬大約為8KHZ左右的要求，而且LM386的增益是可調(diào)的，1、8引腳相連時其增益為200倍，不相連時增益為10倍，而且也可以不用這種方式來配置增益，可以在輸入輸出端加以不同阻值的電阻串聯(lián)來自行調(diào)節(jié)增益倍數(shù)，經(jīng)過計算，如果把信號接收系統(tǒng)的信號放大200倍后其電壓信號為3V左右，正好符合AD轉(zhuǎn)換器所采集的電壓值范圍；
[0026]所述的CPU模塊5選用ARM7系列的STM32芯片，STM32系統(tǒng)內(nèi)部以Cortex-M3為核心集成的芯片內(nèi)核具有最大為72MHZ的時鐘頻率，126K的64BIT的FLASH，同時兼容3.3V和5乂的電壓充放電；以及512K的內(nèi)存儲存空間；STM32的穩(wěn)定性能好、功耗低、資源也更加豐富；同時可以與多種操作系統(tǒng)兼容的優(yōu)點，有效的增加了監(jiān)聽裝置的效率與穩(wěn)定性;另外選擇的STM32芯片自帶ADC外設(shè)模塊與DAC外設(shè)資源;STM32的內(nèi)核芯片自帶的ADC外設(shè)模塊，它的采樣速率最大可達11400MHZ/S，量化位數(shù)高達12位BIT;內(nèi)核內(nèi)自帶的DAC外設(shè)資源，它的精度為12位，分辨率為5/4096，完全滿足監(jiān)聽器發(fā)射與接收信號的電壓值計算時精度和分辨率要求；
[0027]所述的功率放大與信號接受模塊6包括功率放大部分和信號接受部分，功率放大部分包括NE5532功率放大器芯片與電容，二者串聯(lián)，NE5532能顯示出更好的噪音性能，它具有提高功率輸出驅(qū)動能力的作用并且具有相當高的信號、電源帶寬;信號接受部分包括NPN型光電三極管BPW96，激光發(fā)射源的波長為650匪左右，BPW96光電三極管適正用于波長為600到700匪之間范圍內(nèi)的光波;NE5532功率放大器芯片、NPN型光電三極管分別與CPU模塊相連；
[0028]如圖2所示，為本實用新型設(shè)計的電源模塊I，主要由穩(wěn)壓芯片及其外部電路和電源輸入輸出接口構(gòu)成，Kl為本設(shè)計系統(tǒng)的總電源開關(guān)，F(xiàn)l為500ma自恢復保險絲用于保護電源，U16為3.3V穩(wěn)壓芯片，給系統(tǒng)提供3.3V電源；圖中VCC5和VCC3分別是3.3V和5V的電源輸入輸出接口，有了這2組接口，我們可以通過STM32系統(tǒng)給外部提供3.3V和5V電源；同時這兩組端口，也可以用來由外部給STM32系統(tǒng)供電，有這兩組輸入與輸出端口硬件電源是比較方便的，具備雙向供電的效果；
[0029]如圖3所示為本實用新型的功率放大與信號接收模塊6，其中P60為四角的插針，它是接受信號源的光感器件的底座;R420為1K歐姆的電阻，與地相連接起到提高抗靜電干擾的作用;C62為濾波電容，能夠濾掉直流信號波，R61與滑動變阻器Rr61串聯(lián)，R61為分壓電阻從而有利于Rr61調(diào)節(jié)電壓輸出的高低。L61為音頻信號放大器芯片，其I腳與8腳相連使得該芯片將接收到的信號源放大200倍，C63為電解電容，再次起到濾波的作用，P61為信號源的輸出端口，與CHJ模塊5中的STM3外設(shè)弓丨腳接口相連接；
[0030]所述基于STM32的激光監(jiān)聽裝置的工作原理和過程是:
[0031]本實用新型為達到隱秘高效果遠距里監(jiān)聽采用了激光技術(shù)，整個激光監(jiān)聽裝置以HE-NE激光器作為光源，發(fā)射信號較強的光源信號作為監(jiān)聽聲音信號的載體，首先，由激光器發(fā)射光信號，光信號經(jīng)要監(jiān)聽的空間內(nèi)后攜帶監(jiān)聽到的音頻信號;之后光信號在經(jīng)BPW96光電三極管，本實用新型用BPW96光電三極管作為接收反射光波的接收端；后接以LM386型號為主的放大電路，對接收的信號進行放大;之后再由CPU模塊的STM32芯片對信號進行處理，其中利用STM32芯片由外設(shè)ADC對放大電路中的電壓進行采集，并直接使用ADC的DMA通道將電壓值送給STM32芯片的DAC; DAC將數(shù)字電壓值傳輸?shù)揭訬E5532為主要芯片的功率放大電路中，在功率放大電路中，LM386以及NE5532兩個功率放大器同時對聲音進行放大處理，最后連接音響設(shè)備，播放出監(jiān)聽到的音頻信號。
[0032]本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0033]需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于STM32的激光監(jiān)聽裝置，其特征為該裝置的組成包括電源模塊、信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊、與功率放大與信號接受模塊;所述的信號發(fā)射模塊、信號濾波模塊、信號處理模塊、CPU模塊與功率放大與信號接受模塊依次相連；電源模塊與CPU模塊相連接； 所述的電源模塊包括電源開關(guān)、穩(wěn)壓芯片和自恢復保險絲;其中，電源開關(guān)分別和穩(wěn)壓芯片、自恢復保險絲相連，穩(wěn)壓芯片與CHJ模塊相連接； 所述的信號發(fā)射模塊為HE-NE激光器， 所述的信號濾波模塊包括微分器； 所述的信號處理模塊包括運算放大器芯片和一個電解電容;其中電解電容與信號濾波模塊相連接，運算放大器芯片與CPU模塊相連接； 所述的CHJ模塊包括ARM7系列的STM32芯片； 所述的功率放大與信號接受模塊包括功率放大部分和信號接受部分，功率放大部分包括功率放大器芯片與電容，二者串聯(lián);信號接受部分包括NPN型光電三極管，功率放大器芯片、NPN型光電三極管分別與CPU模塊相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于STM32的激光監(jiān)聽裝置，其特征為所述的功率放大器芯片型號為NE5532;NPN型光電三極管型號為BPW96;所述的運算放大器芯片型號為LM386。
【文檔編號】H04B10/40GK205545282SQ201620316956
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】石學超, 周亞同, 韓衛(wèi)雪, 何峰, 韓曄
【申請人】河北工業(yè)大學