一种基于单片机音频通信的实现方法与流程

2021-01-28 14:01:02|

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本发明属于音频通信技术领域，具体是一种基于单片机音频通信的实现方法。

背景技术：

随着音频通信技术的不断发展，音频设备的应用也越来越广泛。音频设备与智能终端之间通过音频数据进行通信。具体地，音频设备可以通过音频头插入到智能终端的音频口中，从而通过音频口获取电能并与智能终端进行通信；

智能化控制的发展设备之间的数据传输越来越被广泛的应用，现有设备与设备间数据通信现有的tcp/ip通信协议，485通信协议，及其它通信协议；对于数据的收发都是通过方波信号进行数据传输；这些通信协议有专用通信ic或一些其它外围信号转换电路；对于在一些小家电及其它电器需要简洁及成本低的应用很不适应市场需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于单片机音频通信的实现方法，全新的音频通信方式可以用最简单的电路通过软件的一种新型解码方式实现对于设备之间的通信及供电回复的解决方案。

为了解决上述的问题本发明的采用的技术以及方法如下：

一种基于单片机音频通信的实现方法，包括以下步骤：

s1、主板上的单片机输入音频信号进行发送音频信号，判断总线空闲检测，若是，执行数据发送模块；发送完成返回主循环入口；若否，执行接收解码处理；

s2、数据发送模块取出一位数到发送缓存，判断数据是否已经取完，若是，完成返回主循环入口；若否，继续执行发送缓存；

s21、继续执行发送缓存时，判断发送缓存第8位是否等于1，若是，执行发送1电平信号宽度；若否，执行发送0电平信号宽度；

s22、执行发送1电平信号宽度和执行发送0电平信号宽度之后判断发送缓存右移一位是否已经8次，若是，返回重复执行取出一位数到发送缓存；若否，返回继续执行发送缓存；

其中，1电平宽度是由一个音频信号组成；

0电平宽度是无信号状态；

1电平宽度与0电平宽度为倍数关系；

s3、接收解码处理开始接收，等待引导阶段完成；通过计数总线音频信号模块和计数总线空白时间模块计算音频与空白时间比例，得到数据位为1或0；

判断是否8位完成，若否，返回重复执行计数总线音频信号模块和计数总线空白时间模块；若是，保存数据；然后判断数据是否接收完成，若否，返回重复执行计数总线音频信号模块和计数总线空白时间模块；若是，执行解码数据处理。

进一步地，所述步骤s3中计数总线音频信号模块在计数音频信号时，先判断总线是否有音频信号；

若是，执行音频信号计数，计数超出时，则会出错返回主循环；计数不超出的话，再重复执行计数总线音频信号；

若否，执行空闲计数，计数不超出，再重复进行判断总线是否有音频信号；若空闲计数超出，则执行计数到计数总线空白时。

进一步地，所述步骤s3中计数总线空白时间模块在计数空白时间时，先判断总线是否有音频信号；

若否，执行空闲计数，计数超出是，则会出错返回主循环；计数不超出的话，再重复执行计数总线空白时间；

若是，执行对总线中音频信号进行音频去抖动；判断音频去抖动是否完成，若否，再重复执行计数总线空白时间；若是，则计算音频与空白时间比例得到数据位为1或0间。

进一步地，步骤s3中等待引导阶段为发送方在测试总线是否空间。

进一步地，基于单片机音频通信应用于主板通信设备和开关通信设备。

本发明通过lc谐振方式，单片机发送信号时输入音频信号，然后通过电容输出接于电感上与电感产生谐振，另一端通过电容接于数据脚，然后解出音频信号；单片机在解码时通过对于音频信号的宽度解成一个方波有效宽度；不同的音频组合就解出了一串通信数据。

通过以上的软件算法结合硬件完成了需要由专用通信芯片或其它电平转换电路才能完成的方案，同时对于布线又简化了，只需把信号调制在电源线上面；并且本发明应用在一些需要控制与机器分离的电器上有着很好的成本优势，如在浴霸控制上面，主机和开关分离的通信，热水器加热主体和控制面板分离，及智能家居的综合布线应用，解决了通信及供电的共用问题。避免了复杂布线工人的安装麻烦问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明的数据收发流程示意图。

图2为本发明的中数据发送模块设计流程示意图；

图3为本发明的中解码接收处理设计流程示意图；

图4为本发明的中计数总线音频信号模块设计流程示意图；

图5为本发明的中计数总线空白时间模块设计流程示意图；

图6为本发明的应用例中主板通信电路图；

图7为本发明的应用例中开关通信电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定；

如图1-5所示，本发明技术方案一种基于单片机音频通信的实现方法包括以下步骤：

s2、数据发送模块取出一位数到发送缓存，判断数据是否已经取完，若是，完成返回主循环入口；若否，继续执行发送缓存；

s21、继续执行发送缓存时，判断发送缓存第8位是否等于1，若是，执行发送1电平信号宽度；若否，执行发送0电平信号宽度；

其中，1电平宽度是由一个音频信号组成；

0电平宽度是无信号状态；

1电平宽度与0电平宽度为倍数关系；

s3、接收解码处理开始接收，等待引导阶段完成；通过计数总线音频信号模块和计数总线空白时间模块计算音频与空白时间比例，得到数据位为1或0；

所述步骤s3中计数总线音频信号模块在计数音频信号时，先判断总线是否有音频信号；

若是，执行音频信号计数，计数超出时，则会出错返回主循环；计数不超出的话，再重复执行计数总线音频信号；

若否，执行空闲计数，计数不超出，再重复进行判断总线是否有音频信号；若空闲计数超出，则执行计数到计数总线空白时。

所述步骤s3中计数总线空白时间模块在计数空白时间时，先判断总线是否有音频信号；

若否，执行空闲计数，计数超出是，则会出错返回主循环；计数不超出的话，再重复执行计数总线空白时间；

步骤s3中等待引导阶段为发送方在测试总线是否空间。

基于单片机音频通信应用于主板通信设备和开关通信设备。

应用实施例：

如图6所示，所述主控板通信模块包括主控单片机u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2、电感初级线圈l1和主机数据接口busout；所述主控单片机u1的1脚分别连接有第一电阻r1、第二电阻r2至第一电容c1、接地端，所述第一电容c1分别连接有主机数据接口busout的1脚、电感初级线圈l1至5v电源端；所述主机数据接口busout的2脚接地；所述主控单片机u1的4脚分别连接有5v电源端、第二电容c2至地端；

主控单片机u1的1脚数据pa2通过第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1把脉冲信号叠加在数据线上和从数据线上提取脉冲信号电感初级线圈l1接+5v供电电源，给开关部份供电，由于电感的特性同时隔阻信号被电源旁路吸收掉；第二电容c2是主控单片机u1供电的退耦电容；主机数据接口busout为主机数据接口，通过此口与开关对接；

如图7所示，所述开关通信设备开关通信模块包括开关单片机u2、第三电阻r3、第四电阻r4、第三电容c3、第四电容c4、电感次级线圈l2、数据接口busin和第一二极管d1；所述开关单片机u2的1脚和4脚之间连接有第四电阻r4、第三电容c3、第一二极管d1和电感次级线圈l2；所述第四电阻r4和第三电容c3均连接第三电阻r3；所述第三电容c3分别连接第一二极管d1、数据接口busin的1脚；所述数据接口busin的2脚接地，所述开关单片机u2的4脚分别连接有5v电源端、第四电容c4至地端；

电源通过第一二极管d1、电感次级线圈l2给开关单片机u2供电，第一二极管d1保护极性电感次级线圈l2，用于隔脉冲信号防止脉冲信号被电源回路吸收；第四电容c4作为开关单片机u2的退耦电容；开关单片机u2的1脚数据pa2通过第三电阻r3、第四电阻r4、第三电容c3把脉冲信号叠加在数据线上和从数据线上提取脉冲信号数据给接口busin数据接口，通过busin数据接口与主控板对接。

所述主控单片机u1和开关单片机u2的11脚均接地；所述主控单片机u1和开关单片机u2采用8位单片机mdt10p611或其它型号单片机；所述第一二极管d1采用1n4007整流二极管。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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