單工無線呼叫系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題目： 單工無線呼叫系統(tǒng)設計 下 達 日 期： 2012 年 12 月 3 日開 始 日 期： 2012 年 12 月 3 日完 成 日 期： 2013 年 1 月 18 日指 導 教 師： 學 生 專 業(yè)： 班 級： 學 生 姓 名： 教 研室主任： 學院附件二：陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）任務書 一、 設計（論文）內(nèi)容及要求：（一）設計（論文）內(nèi)容1. 設計一個單工無線呼叫系統(tǒng)，實現(xiàn)主站至從站間的單工語音及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。（二）要求1. 撰寫設計論文，提供電子版、紙質(zhì)版。2繪制系統(tǒng)電路原理圖，提供元器件明細表；3. 繪制系統(tǒng)程序流程圖，提供程序清單；4.

2、繪制印制電路板圖。包括主機、從機pcb圖。5. 提供系統(tǒng)調(diào)試說明；二、 技術(shù)指標：1設計一個主站，傳送一路語音信號，其發(fā)射頻率在自行選擇，射頻信號帶寬及調(diào)制方式自定，主站傳送信號的輸入采用話筒和線路輸入兩種方式2設計一個從站，其接收頻率與主站相對應，從站必須采用電池組供電，用耳機收聽語音信號3. 主、從站室內(nèi)通信距離不小于5米，主、從站收發(fā)天線采用拉桿天線或?qū)Ь€，長度小于等于1米。4. 增加英文短信的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，實現(xiàn)主站英文短信的輸入發(fā)送和從站英文短信的接收顯示功能；5. 從站數(shù)量可擴展 (可用1個從站模擬)，構(gòu)成一點對多點的單工無線呼叫系統(tǒng)。要求從站號碼可任意改變，主站具有撥號選呼和群呼功

3、能；三、 主要參考資料：1 王樹本. 高頻電子線路原理. 大連：大連理工大學出版社，2004年.3月.2 全國大學生電子設計競賽組委會. 全國大學生電子設計競賽獲獎作品匯編. 北京：北京理工大學出版社，2005年.6月.3 謝自美. 電子線路設計·實驗·測試. 武昌：華中科技大學出版社，2005年.8月.4 王文杰單片機應用技術(shù)發(fā)行地：冶金工業(yè)出版社，2011年.6月.5 李忠國單片機應用技能實訓發(fā)行地：人民郵電出版社，2006年.11月.附件三：陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）進程計劃表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查簽名112.0312.05系統(tǒng)總體方案選擇

4、212.0612.11搜集、查閱相關(guān)資料312.1212.14單片機其接口電路設計412.1712.22單元電路選擇與單元電路設計512.2412.28系統(tǒng)軟件程序設計612.2901.04整機調(diào)試701.0701.10電路原理圖繪制801.1101.14軟件程序流程圖繪制901.1501.16論文撰寫1001.1701.18整理資料附件四： 指導教師評語： 指導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）成績： 畢業(yè)設計（論文）表現(xiàn)成績： 畢業(yè)設計（論文）答辯： 1. 答辯組成員簽名： 2. 答 辯 日 期： 年 月 日3答 辯 評 語：4 答 辯 成 績： 畢業(yè)設計（論文）總成績： 摘 要隨著科學技術(shù)的發(fā)

5、展，人們活動的領(lǐng)域日益擴大。為了有效提高從事遠距離控制系統(tǒng)的應用，單工無線呼叫系統(tǒng)應用而生。本論文設計了一款由主站和從站構(gòu)成的單工無線呼叫系統(tǒng)。單工無線呼叫系統(tǒng)分發(fā)射和接收兩大部分。發(fā)射部分采用鎖相環(huán)式頻率合成器技術(shù)， mc145152和mc12022芯片組成鎖相環(huán)，將載波頻率精確鎖定在35mhz，由變?nèi)荻O管v149和集成壓控振蕩器芯片mc1648實現(xiàn)對載波的調(diào)頻調(diào)制；末級功放選用三極管9018，使其工作在丙類放大狀態(tài)，提高了放大器的效率，輸出功率達到設計要求。接收部分以超大規(guī)模am/fm立體聲收音集成芯片cxa1238s為主體，靈敏度、鏡像抑制、信噪比等各項性能指標均達到設計要求；音頻功率

6、放大器采用集成芯片tda2822m，電壓放大倍數(shù)最大為200。采用pt2262/2272編碼/解碼電路實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務以及對臺號的選擇等功能；音頻輸入和數(shù)據(jù)輸入可自動轉(zhuǎn)換；at89s52作為整個系統(tǒng)的控制部分，程序設計采用c語言在keil51的編譯器上編程實現(xiàn)；顯示采用128×64點陣型液晶顯示。經(jīng)測試，整機功能齊全，各項性能指標符合系統(tǒng)要求。整個系統(tǒng)采用人性化菜單設計，增強了系統(tǒng)易用性，傳輸距離不小于5米。關(guān)鍵詞：單工呼叫，編/解碼。at89s52單片機、fm調(diào)制、單工simplex wireless-calling systemabstractthe simplex wirel

7、ess-calling system consists of two parts: transmit part and receive part.the transmit part adopts the phase-locked loop pattern of frequency synthesizing technology and uses the mc145152 and mc12022 chips to compose the phase-locked loop.it locks the frequency of the carrier-wave at 35mhz.the freque

8、ncy modulation and the confection of the carrier-wave are realized by the capacity-changing diode v149 and the integration voltage-control oscillator mc1648 chip.the end power amplifier uses the audion 9018 to make it work in the third magnifying state,it improves the efficiency of the magnifier and

9、 the power of the output reaches the design demand.the receive part uses the super cosmically am/fm dimensional sound stereo radio reception integration chip cxa1238s as the main part.the sensitivity、the mirror-control restrain、the snr and every capability index all reach the design demand.the audio

10、 frequency power amplifier adopts the integration chip td2822m.the maximum voltage amplifying multiple is 200.it uses pt2262/2272 coding/decoding circuit to realize the data transmission operation as well as the platform-choosing function.the input of the audio frequency and the data can be automati

11、cally transformed. at89s52 is used as the controlling part of the whole system.the design of the program adopts the c language to make it be programmingly realized in the translator.the display adopts 128×64 lattice lcd to show.after tested,the whole machines function is very complete,every dem

12、and can be realized,the receiving wave is stable,without evident distortion.the whole system applies humanistic designing of menu to strengthen its availability, and the transmission distance is no less than five meters. key words: simplex calling; encode/decode; at89s52 scm, fm modulation, the sing

13、le目錄摘 要51. 總體設計方案81.1 設計思路81.2 方案論證與比較81.3 系統(tǒng)組成142 單元硬件電路設計152.1 發(fā)射部分電路的設計152.1.1壓控振蕩器的設計152.1.2 鎖相環(huán)電路設計162.1.3 功率放大電路設計182.2 接收部分電路的設計182.2.1 cxa1238s芯片182.2.2 高放選頻回路202.2.3 本機振蕩器212.2.4 中頻窄帶濾波器212.2.5音頻功率放大器222.3 pt2262/2272編碼/解碼電路設計232.3.1 pt2262/2272芯片介紹232.3.2 pt2262/2272編碼/解碼電路242.4 抗干擾措施25軟件和

14、硬件測試流程3.1 軟件設計和硬件設計的關(guān)系253.2 發(fā)射部分程序設計263.3 接收部分程序設計264 系統(tǒng)測試274.1 測試使用的儀器274.2 指標測試和測試結(jié)果274.2.1發(fā)射部分的指標測試和測試結(jié)果274.3 波形觀察及距離測量284.4 結(jié)果分析28致謝28附錄1 使用說明28附錄2主要元器件清單29附錄3電路原理圖及印制板圖30附錄4部分程序清單381. 總體設計方案1.1 設計思路題目要求設計一個單工無線呼叫系統(tǒng)，實現(xiàn)主站至從站間的單工語音及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。設計分發(fā)射和接收兩大模塊，方框圖如圖1.2.1所示。發(fā)射部分采用數(shù)字頻率合成技術(shù)，由變?nèi)荻O管和集成壓控振蕩器芯片實現(xiàn)

15、振蕩頻率的電壓控制及對載波的調(diào)頻調(diào)制；加入由頻率合成芯片、高速分頻器、運算放大器和晶體振蕩器等組成的數(shù)字鎖相環(huán)路，使輸出頻率穩(wěn)定度達到與參考晶振同等水平；收音電路以超大規(guī)模am/fm立體聲收音集成芯片為主體，用一個固定的電壓值控制振蕩器的振蕩頻率，使其接收頻率與發(fā)射頻率對應。采用編碼解碼電路實現(xiàn)題目所要求的一點對多點、主站具有撥號選呼和群呼功能以及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的功能；顯示部分利用液晶顯示模塊，顯示呼叫方式、業(yè)務類型以及英文短信內(nèi)容。為了盡量增加傳輸距離和降低系統(tǒng)的波形失真，必須采取有效的措施。圖1.2.1 系統(tǒng)基本框圖1.2 方案論證與比較1）調(diào)制體制的方案論證與選擇方案一：采用調(diào)頻體制。它由

16、三部分組成，即頻率合成器、音頻處理器和fm波的緩沖放大器。頻率合成器的作用是產(chǎn)生一個振蕩頻率穩(wěn)定度極高的fm信號，它是調(diào)制器的核心部件；音頻處理器的作用是將各種各樣的音頻信號經(jīng)過處理后，變成輸出阻抗和電平基本一樣的信號，再將這些信號加至壓控振蕩器的變?nèi)荻O管上；射頻緩沖放大器起緩沖、放大、匹配和濾波的作用。方案二：采用調(diào)幅體制。一般調(diào)幅發(fā)射機的組成框圖如圖1.2.2所示，其工作原理是：載波振蕩器產(chǎn)生標準的載波信號，一路是線路輸入和話筒輸入的語音信號經(jīng)語音放大后在am調(diào)制器中進行幅度調(diào)制；另一路是呼叫信號或英文短信進入基帶信號放大與整形電路后與載波信號進行幅度調(diào)制；調(diào)制后，功放級將調(diào)制后的信號的

17、功率放大到所需發(fā)射的功率，再經(jīng)天線發(fā)射出去。 圖1.2.2 調(diào)幅發(fā)射組成框圖方案選擇：本系統(tǒng)可以采取調(diào)幅體制或調(diào)頻體制。調(diào)頻系統(tǒng)與調(diào)幅系統(tǒng)相比，具有較強的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用調(diào)頻體制，數(shù)據(jù)收發(fā)也采用2fsk方案（2）載波信號產(chǎn)生電路的設計方案論證與選擇方案一：pll頻率合成。用mc145152和vco電路進行頻率合成，采用閉環(huán)控制。故存在反饋，能得到精度和穩(wěn)定度很高的頻率信號。圖1.2. 頻率合成原理框圖方案二：采用lc振蕩電路。比如西勒振蕩電路，具體電路圖如圖1.2.3所示。該電路較易起振，輸出振蕩頻率和振幅也較為穩(wěn)定，波形好，調(diào)諧范圍也比較寬。電路的振蕩頻率為，但其調(diào)試比較復雜。圖1.2

18、. 西勒振蕩電路方案選擇：載波信號發(fā)生器是主機發(fā)射部分的重要組成部分，應能產(chǎn)生等幅高頻正弦信號，其振蕩頻率應十分穩(wěn)定。方案二的電路比方案一的電路簡單，但是其短期頻率穩(wěn)定度差；而采用頻率合成法產(chǎn)生的高頻振蕩信號的頻率穩(wěn)定度接近晶振的頻率穩(wěn)定度；且失真度很小。故本設計采用方案一。（3）接收模塊的設計方案論證與選擇方案一：采用cxa1238作為接收機電路的核心ic。cxa1238是索尼公司在20世紀80年代后期正式推出的集調(diào)幅、調(diào)頻、鎖相環(huán)、立體聲解碼等電路為一體的am/fm立體聲收音集成電路。它的電源電壓適應范圍寬：210v范圍內(nèi)電路均能正常工作，且具有立體聲和調(diào)諧指示led驅(qū)動電路以及fm靜噪功

19、能等。fm專業(yè)收音電路常采用大規(guī)模集成ic cxa1019、cxa1238等大規(guī)模集成芯片來實現(xiàn)。方案二：采用cxa1019作為接收機電路的核心ic。cxa1019是日本索尼公司研制的單片大規(guī)模接收機電路，它包含了am/fm收音機從天線輸入、高頻放大、混頻、本振到中頻放大、檢波直至低頻（音頻）功率放大的所有功能。除此之外，還具有調(diào)諧指示，電子音量控制等一些輔助功能。方案選擇：上述兩種方案實現(xiàn)的功能基本相同，但cxa1238具有耗電小、調(diào)整簡單等優(yōu)點；且它的寬電壓適應范圍和立體聲指示及靜噪功能也是cxa1019所力所不能及的。故選用方案一。因cxa1238內(nèi)部帶解調(diào)電路，可以對語音及數(shù)據(jù)調(diào)制后的

20、信號進行解調(diào)。（4）數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O計方案論證與選擇單工無線呼叫系統(tǒng)要求一點對多點傳送，且主站具有撥號和群呼功能，同時增加英文短信的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務；從主站輸入的英文短信經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成連串的數(shù)字信號，這就需要把這數(shù)字信號調(diào)制發(fā)射出去，并且在接收端應把調(diào)制信號解調(diào)并加以識別顯示出來；發(fā)射部分預置從站號碼發(fā)送或群發(fā)，接收部分則只有相應的臺號接收。方案一：采用二進制振幅鍵控（ask）調(diào)制與解調(diào)法。ask有乘法器實現(xiàn)法和鍵控法兩種實現(xiàn)方法，乘法器實現(xiàn)法的原理方框圖如圖1.2.6所示，其數(shù)字信號與載頻為fc的余弦信號進行混頻得到調(diào)制信號；振幅鍵控信號解調(diào)有兩種方法，即同步解調(diào)法和包絡解調(diào)法，同步解調(diào)方框原理如圖1

21、.2.7所示。圖中uask(t)信號經(jīng)過帶通濾波器抑制來自信道的帶外干擾，相乘器進行頻譜反相搬移，以恢復基帶信號。低通濾波器用來抑制相乘器產(chǎn)生的高次諧波干擾，解調(diào)的相干載波用2cos2fct。圖1.2.6 ask調(diào)制器框圖圖1.2.7 ask同步解調(diào)方框圖方案二：采用微控制器和pt2262/2272組成的編碼/解碼電路。pt2262/2272是一對cmos工藝制造的低功耗低價位帶地址、數(shù)據(jù)編碼/解碼功能，是目前在無線通訊電路中作地址編碼識別和數(shù)據(jù)傳輸最常用的芯片之一。pt2262/2272發(fā)射接收電路原理框圖分別如圖1.2.8和圖1.2.9所示。在發(fā)射端，微控制器對pt2262的地址位進行預置

22、（即設定臺號的代碼），同時輸入短信內(nèi)容，通過微控制器進行短信編碼后產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)去預置pt2262的數(shù)據(jù)位后，再調(diào)制發(fā)射出去；接收端，把接收到的信號進行解調(diào)放大后，送至pt2272，解碼后在數(shù)據(jù)位產(chǎn)生對應的數(shù)據(jù)，通過微控制器進行短信解碼后在液晶上顯示所發(fā)送的短信內(nèi)容。圖1.2.8 采用pt2262編碼電路的發(fā)射原理框圖圖1.2.9 采用2272解碼電路的接收原理框圖方案選擇：上述兩種方案都可以發(fā)送并且接收數(shù)字信號，但它們的原理不同，方案一是采用數(shù)字調(diào)制，而本設計發(fā)射部分的主體是頻率合成技術(shù)，數(shù)字調(diào)制則無法把數(shù)字信號調(diào)制發(fā)射出去；方案二采用常用的pt2262/2272編碼/解碼電路，可靠性高，且

23、與系統(tǒng)兼容；綜上所述，本設計采用方案二。（5）自動控制模塊的設計方案論證與選擇單工無線呼叫系統(tǒng)的自動控制部分直接關(guān)系到系統(tǒng) “智能化”與“自動化”的實現(xiàn)，其控制方案的擬定，考慮了以下兩個方面。發(fā)射和接收的控制方框圖分別如圖1.2.10和圖1.2.11所示。圖1.2.10 發(fā)射部分控制方框圖圖1.2.11 接收部分控制方框圖方案一：采用fpga（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）作為系統(tǒng)的控制核心。由于fpga具有強大的資源，使用方便靈活，易于進行功能擴展，特別是結(jié)合了eda，可以達到很高的效率。系統(tǒng)的多個部件如頻率測量電路，鍵盤控制電路，顯示控制等都可以集成到一塊芯片上，大大減小了系統(tǒng)的體積，并且提高了系

24、統(tǒng)的穩(wěn)定性。方案二：基于單片機技術(shù)的控制方案。相對于fpga的并行處理方式，單片機是通過對程序語句的順序執(zhí)行來建立與外部設備的通信和完成其內(nèi)部運算處理，從而實現(xiàn)對信號的采集、處理和輸出控制。它最主要的特點是其串行處理特性。方案選擇：上述兩種控制方式除了在處理方式和處理能力(速度)上的差異外，在實現(xiàn)的效果以及復雜程度等方面也有顯著的區(qū)別。fpga將器件功能在一塊芯片上，相對于單片機外圍電路較少，集成度高。而單片機技術(shù)比較成熟，開發(fā)過程中可以利用的資源和工具豐富、價格便宜、成本低。鑒于本設計中，僅單片機的資源已經(jīng)能滿足設計的需求，而fpga的高速處理的優(yōu)勢在這里卻得不到充分體現(xiàn)；因此本設計的控制方

25、案模塊擬選用上述基于單片機技術(shù)的方案二。單片機采用atmel公司生產(chǎn)的at89s52，實現(xiàn)對收發(fā)模塊的控制。1.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要分為發(fā)射和接收兩大模塊，經(jīng)過方案比較與論證，發(fā)射和接收部分的組成框圖分別如圖1.2.15和圖1.2.16所示。其中發(fā)射部分的集成電路mc1648、mc145152、mc12022、低通濾波器和晶振構(gòu)成鎖相環(huán)頻率合成器、音頻處理器、數(shù)據(jù)編碼器、單片機進行數(shù)據(jù)處理、按鍵處理、lcd驅(qū)動。接收部分由收音模塊、音頻輸出模塊、數(shù)據(jù)接收模塊以及控制模塊四大部分組成，單片機起控制作用。由于電路中既有數(shù)字電路又有高頻電路，需將高頻地和數(shù)字地分開以及高頻電路用金屬屏蔽隔離，以減小交

26、叉調(diào)制等干擾。圖1.2.15 發(fā)射部分組成框圖 圖1.2.16 接收部分組成框圖2 單元硬件電路設計2.1 發(fā)射部分電路的設計2.1.1壓控振蕩器的設計壓控振蕩器主要由壓控振蕩器芯片mc1648、變?nèi)荻O管v149以及l(fā)c諧振回路構(gòu)成。mc1648需要外接一個由電感和電容組成的并聯(lián)諧振回路。為達到最佳工作性能，在工作頻率時要求并聯(lián)諧振回路的ql100。電源采用+5v的電壓，一對串聯(lián)變?nèi)荻O管背靠背與該諧振回路相連，調(diào)整加在變?nèi)荻O管上的電壓大小，使振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定在35mhz。圖2.1.1為壓控振蕩器電路圖。圖2.1.1 壓控振蕩器電路圖壓控振蕩電路由芯片內(nèi)部的vt8、vt5、vt4、vt

27、1、vt7和vt6，10腳和12腳外接lc諧振回路（含v149）組成正反饋（反相720°）的正弦振蕩電路。vco的芯片管腳3為緩沖輸出，一路供前置分頻器mc12022，一路供放大后輸出。該芯片的5腳是自動增益控制電路（agc）的反饋端。將功率放大器輸出的電壓vout1通過一反饋電路接到該腳，可以在輸出頻率不同的情況下自動調(diào)整輸出電壓的幅值并使其穩(wěn)定，由于本設計的頻率固定在35mhz，且其反饋幅度不大，因此5腳直接接地。2.1.2 鎖相環(huán)電路設計壓控振蕩器的輸出頻率受自身參數(shù)、控制電壓的穩(wěn)定性、溫度、外界電磁干擾等因素的影響，往往是不穩(wěn)定的。因此可以加入自動相位控制環(huán)節(jié)，即鎖相環(huán)，來穩(wěn)

28、定發(fā)射頻率。發(fā)射頻率經(jīng)反饋，與晶振產(chǎn)生的標準信號做比較，在鎖相環(huán)的跟蹤下，發(fā)射頻率始終向標準信號逼近，最終被鎖定在標準頻率上，達到與參考晶振同樣的穩(wěn)定度。鎖相環(huán)電路mc145152是大規(guī)模集成鎖相環(huán)，集鑒相器、可編程分頻器、參考分頻器于一體，分頻器的分頻系數(shù)可由并行輸入的數(shù)據(jù)控制，其內(nèi)部框圖如圖2.1.5所示。圖2.1.5 mc145152內(nèi)部框圖（1）參考分頻參考晶振從oscin、oscout接入，芯片內(nèi)部的÷r參考分頻器提供8種不同的分頻系數(shù)，對參考信號進行分頻。r值由ra0，ra1，ra2設定，如表2.1.1所示。本設計中，參考晶振為10.24mhz，所以取ra0ra1ra21

29、01時，即r1024，對晶振頻率進行1024分頻。表2.1.1 mc145152參考分頻器分頻系數(shù)選擇表ra200001111ra100110011ra001010101r864128256512102411602048（2）可編程分頻由于發(fā)射部分的頻率高達35mhz，mc145152的電路無法對其直接分頻，必須先用ecl電路的高速分頻器進行預分頻，把頻率降低，然后由mc145152繼續(xù)分頻，得到一個參考頻率相等的頻率，并進行鑒相。為使分頻系數(shù)連續(xù)可調(diào)，可編程分頻電路采用的是吞咽脈沖計數(shù)法，它由ecl（非飽和型邏輯電路）的高速分頻器mc12022及mc145152內(nèi)部的÷a減法計數(shù)器

30、，÷n減法計數(shù)器構(gòu)成。如圖2.1.6所示。單片機圖2.1.6 吞咽脈沖計數(shù)器原理圖mc12022有64和65兩種分頻系數(shù)。m為其控制端（從mc145152的9腳輸出，輸入mc12022的6腳）。m為高電平時，mc12022以p165為分頻系數(shù)，m為低電平時則以p64為分頻系數(shù)。÷n 和÷a是可預置數(shù)的減法計數(shù)器，由并行輸入口分別預置6位的a值和10位的n值。pd為數(shù)字鑒相器。fo為壓控振蕩的輸出頻率（即發(fā)射頻率）。因此給mc145152的n9n0和a5a0口預置相應的數(shù)值，這就實現(xiàn)了對發(fā)射頻率的控制。（3）鑒相模擬鑒相器對輸入其中的兩個信號進行相位比較，一個是由穩(wěn)

31、定度很高的標準晶振經(jīng)過分頻得到的，另一個是由壓控振輸出頻率經(jīng)分頻反饋回來的，這兩個信號通過鑒相器，也就是經(jīng)過一個模擬乘法器后得到一個相位誤差信號。再經(jīng)過一個低通濾波器，取出其中的誤差信號，濾去其高頻成分，將其直流成分用來調(diào)整壓控振的輸出頻率。本設計采用的鑒相器集成在mc145152中，它是一種新型數(shù)字式鑒頻/鑒相集成電路，具有鑒頻和鑒相功能，不需要輔助捕捉電路就能實現(xiàn)寬帶捕捉和保持。2.1.3 功率放大電路設計電路如圖2.1.7所示。功放管為9018，采用感性負載，輸出幅度較大。丙類功放的基極電壓-vee是利用發(fā)射極電流的直流分量ie0在射極電阻re2上產(chǎn)生的壓降來提供的。當放大器的輸入信號t

32、為正弦波時，集電極的輸出電流ic為余弦脈沖波。利用諧振回路l2c2的選頻作用獲得輸出基波電壓c1、電流ic1。集電極基波電壓 圖2.1.7 功率激勵電路2.2 接收部分電路的設計2.2.1 cxa1238s芯片cxa1238s的電源電壓適應范圍寬，210v范圍內(nèi)電路均能正常工作；它具有立體聲指示led驅(qū)動電路以及fm靜噪功能等等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如下圖2.2.1所示。天線接收到的信號經(jīng)過87108mhz的帶通濾波器，由18腳（fm天線輸入）進入芯片內(nèi)部，通過選頻網(wǎng)絡將選出的電臺信號送入芯片內(nèi)部的fm前置放大器，進行前置放大后與本振進行混頻，得到10.7mhz的中頻頻率。22腳外接的vd1、vd

33、2、c8、c9、c10、vc1、l1等元件是fm本振調(diào)諧回路。20腳外接的vd3、vd4、c11、c12、c13、vc2、l2等元件是fm高放調(diào)諧回路。10.7mhz中頻頻率由16腳輸出，然后接到10.7mhz的陶瓷濾波器上。經(jīng)過了陶瓷濾波器的信號已經(jīng)被濾除了帶外雜波，由13腳的中頻輸入端引入。在芯片內(nèi)部進行中頻放大和鑒頻。鑒頻后的信號分為兩路，一路由12腳驅(qū)動調(diào)諧指示電路，外接發(fā)光二級管d2（當接收信號最大時，led顯示最亮）；另一路由ic內(nèi)的直流放大器放大后進行自動混合和fm靜噪。經(jīng)檢波后的立體聲復合信號（或單聲道信號），由ic內(nèi)直流放大器放大、濾波后變換成 afc控制電壓、由10腳輸出并

34、通過一個100k的電阻反饋至23腳，用于抑制內(nèi)接變?nèi)荻O管的等效電容，以達到修正fm本振頻率，進行頻率跟蹤的目的。立體聲復合信號經(jīng)放大后，分別送到ic內(nèi)的立體聲解調(diào)器、鑒相器1和鑒相器2。鑒相器1、壓控振蕩器（vco）和分頻器組成鎖相環(huán)路。vco產(chǎn)生的76khz振蕩信號，經(jīng)過二分頻后變成38khz的立體聲解調(diào)開關(guān)信號，送至解調(diào)放大器。再經(jīng)過二分頻，并移相90后的19khz信號與復合信號中的19khz導頻信號在鑒相器1中進行相位比較，并輸出一個誤差電壓，由外接低通濾波器r1、c3、c5濾除高頻成分后，控制vco的振蕩頻率和相位，達到環(huán)路鎖定。vco的自由振蕩頻率可以通過 27腳外接微調(diào)電位器rp

35、1調(diào)整，從而調(diào)整跟蹤導頻信號的捕捉范圍。c1為去耦電容。鑒相器2的作用是檢出立體聲/單聲道開關(guān)控制信號。當分頻后的19khz信號和輸入導頻信號頻率相同，相位差最小時，輸出正電壓最大，經(jīng)低通濾波器濾波（2、3腳外接電容c7）和直流放大后打開“立體聲/單聲道”開關(guān)，并且驅(qū)動4腳外接立體聲指示（發(fā)光二極管d1）。最后把解調(diào)、放大后的立體聲信號分左、右兩路分別從兩個聲道的輸出口（5、6腳）輸出。信號通過去加重網(wǎng)絡進行去加重處理后，送到用于音量調(diào)節(jié)的數(shù)字電位器x9511，經(jīng)過音頻放大后，進而驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。由于本系統(tǒng)沒有涉及到調(diào)幅，所以芯片中的14腳（am中頻輸入）、15腳（波段選擇）、19腳（am天線

36、輸入）和24腳（am本振）均接電容到地。具體電路見附錄。圖2.2.1 cxa1238內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖2.2.2 高放選頻回路輸入選頻回路，簡稱輸入回路，它的作用是從空間的各種無線電波中選出所接收頻段的信號，并完成天線與高頻放大器之間的匹配，使所接收的信號得到最大能量的傳播。本設計要求接收部分所接收的頻率值為35mhz，輸入選頻回路電路原理圖如圖2.2.4所示。在cxa1238s的20腳接上一個lc槽路，調(diào)節(jié)可變電容的值得到所需要的頻率。如圖中所示，其頻率由式2.2.2計算。 （2.2.2）取c1=20pf，l=0.59h，又f=35mhz ，c2max=20pf，得到可調(diào)電容值：c2=520pf

37、圖2.2.4 選頻回路電路原理圖2.2.3 本機振蕩器該電路用于產(chǎn)生本地振蕩信號，它始終比電臺信號高出10.7mhz。振蕩電路的形式一般有變壓器耦合式振蕩電路、電感三點式振蕩電路、差動振蕩式振蕩電路和電容三點式振蕩電路。本設計收音部分采用的本振電路和選頻回路電路一致，原理相同，只是參數(shù)不同，如c2值不變，由式2.2.4計算可得，l=0.36h。電路原理圖見圖2.2.2。輸出接至cxa1238的22腳，即fm本振輸入。2.2.4 中頻窄帶濾波器本設計中使用的是三端陶瓷濾波器。在鋯鈦酸鋁陶瓷片的一個面上被覆兩個銀層作輸入和輸出的電極，另一面被覆一塊銀層作公共電極，經(jīng)直流高壓極化后，具有壓電效應。若

38、將交流電壓加在陶瓷片的輸入端上，陶瓷片將做相應的機械振動。這種機械振動能產(chǎn)生交流電勢，從另一端子輸出。一定的片子形狀大小，具有一個固有機械振動頻率。如果外加交流電壓的頻率等于陶瓷片的固有機械振動頻率時，壓電效應最強，輸出最大，其它頻率則傳輸系數(shù)減小。因此其作用和諧振回路相同，具有濾波特性。它的體積小巧，諧振頻率穩(wěn)定，接入電路后不需要再作調(diào)整，而且選擇性好。其衰耗特性曲線如下圖2.2.5所示：圖2.2.5 10.7mhz陶瓷濾波器衰耗特性曲線陶瓷濾波器的基本形狀決定了它的諧振頻率。用于調(diào)頻中頻10.7mhz用的陶瓷片大約為6×7mm左右，厚0.2mm左右。陶瓷濾波器矩形系數(shù)好，故應接在

39、混頻級上，它可以先將干擾信號濾掉，提高雙信號選擇性。同時陶瓷濾波器相當于集中濾波器，使后級可少用調(diào)諧中放，改用直接耦合放大。陶瓷濾波器本身不需要調(diào)節(jié)，使調(diào)頻中放調(diào)解容易得多。2.2.5音頻功率放大器前置放大器的輸出功率很小，推動不了揚聲器，因此對前置放大器的輸出信號還要進行功率放大，以得到足夠的不失真輸出功率。本設計中音頻功率放大器采用集成芯片tda2822m,它的工作電壓范圍較寬，最高可使用到12v。功率有效值為2w 工作溫度最低:-40°c到 150°c。帶寬:0.12mhz 兩個放大器，負載阻抗為8ohm ，輸出功率為1w 其電路原理圖如圖2.2.6所示。立體聲解調(diào)放

40、大后的信號由rin和rin腳輸入到低頻放大器。并由lout和lout端驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。圖2.2.6 音頻功率放大電路圖2.3 pt2262/2272編碼/解碼電路設計2.3.1 pt2262/2272芯片介紹pt2262是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種cmos工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，pt2262最多可有12位(a0a11)三態(tài)地址端引腳(懸空、高電平和低電平)，任意組合可提供531441地址碼，pt2262最多可有6位(d0d5)數(shù)據(jù)端引腳，設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。其外形圖和管腳排列圖如下圖所示：表2-1 pt2262芯片引腳說明名稱管腳說明a0a1

41、118、1013地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”、“1”、“f”(懸空)d0d578、1013數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉18電源正端()9電源負端()te14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效osc116振蕩電阻輸入端，與osc2所接電阻決定振蕩頻率osc215振蕩電阻振蕩器輸出端17編碼輸出端(正常時為低電平) 2.3.2 pt2262/2272編碼/解碼電路pt2262發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，編碼從輸出端dout輸出。dout輸出的編碼信號是調(diào)制在載波

42、上的，通過改變15腳（osc1）和16腳（osc2）之間所接的電阻阻值的大小，即可改變17腳輸出時鐘的頻率；6個數(shù)據(jù)位（d0d5）由單片機（p20p25）預置，同時6個地址碼也由單片機（p00p05）預置；17腳輸出的信號通過左聲道加入至壓控振蕩器（mc1648）進行調(diào)制發(fā)射出去。pt2272的暫存功能是指當發(fā)射信號消失時，pt2272的對應數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指，當發(fā)射信號消失時，pt2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來的狀態(tài)，直到下次接收到新的信號輸入。pt2262和pt2272的電路原理圖分別如圖2.3.3和2.3.4所示。圖2.3.3 pt2262編碼電路p3.2圖2.3.4

43、 pt2272解碼電路 2.4 抗干擾措施本系統(tǒng)既有低頻信號，又有中頻和高頻信號；既有模擬信號，又有低頻基帶的數(shù)字（脈沖）信號和鎖相環(huán)生成的各種頻率的數(shù)字（脈沖）信號。它們互相交調(diào)會形成頻譜很寬的內(nèi)部干擾信號，加上外部各類干擾信號，特別是50hz的市電干擾信號，是無時不有，無孔不入。這些干擾信號不僅影響音頻信號的傳輸質(zhì)量，更重要的還會影響主從站的呼叫，英文短信的傳輸質(zhì)量，甚至造成呼叫出差錯和英文短信出錯誤。因此，抗干擾措施必須做得很好才能保證語音信號高質(zhì)量傳送和呼叫信號、英文短信無誤傳送。 將發(fā)射機調(diào)制器之前音頻輸入級加以屏蔽，防止50hz市電干擾和數(shù)字（脈沖）信號干擾。 電源隔離。模擬部分和

44、數(shù)字部分的電源單獨供電，如共用一個直流穩(wěn)壓電源，必須采用電感和電容去耦合。 地線隔離。地線一般要粗，甚至大面積接地，除了元器件引線、電源走線、信號線之外，其余部分均作為地線。同時模擬地要與數(shù)字地分開。 模數(shù)隔離。模擬部分會受數(shù)字部分的脈沖干擾影響，必須將數(shù)字部分和模擬部分分開排版，并拉開一定的距離。 數(shù)數(shù)隔離。本系統(tǒng)采用了鎖相環(huán)，會產(chǎn)生各種頻率的脈沖信號。呼叫信號和英文短信也是數(shù)字信號，這兩類數(shù)字信號要相互隔離，前者會干擾后者，造成呼叫或英文短信傳遞出差錯，后者會干擾前者分頻錯誤，從而影響它正確鎖定。 加裝屏蔽線。例如線路輸入線、話筒輸入線。接收機鑒頻/鑒相器至音頻放大器之間的引線，均要加裝屏

45、蔽線。3軟件和硬件測試流程3.1 軟件設計和硬件設計的關(guān)系硬件設計和軟件設計是電子設計中必不可少的內(nèi)容，為了滿足設計的功能和指標的要求，我們必須在開始設計的時候就要考慮到硬件和軟件的協(xié)調(diào)；不然不是造成硬件資源的浪費就是增加軟件實現(xiàn)時困難和復雜程度，甚至造成信號的斷層，即使硬件和軟件能單獨使用，卻不能使它們組成的系統(tǒng)工作。故在設計的過程中必須考慮軟硬件的處理能力以及它們的接口是否兼容，實現(xiàn)軟硬件的信號過渡。其次設計時硬件之間應盡可能減小聯(lián)系，只要把必要的信號線相連則可。這樣做的優(yōu)點是：首先，調(diào)試時可以減少很多不必要的麻煩，因為電路是相對獨立的，故在調(diào)整電路參數(shù)值時其影響和干擾就小，在滿足發(fā)射和接

46、收模塊的要求后可單獨對控制模塊進行調(diào)整；再者，當出現(xiàn)問題時檢查電路就容易縮小問題的范圍，使得排錯效率高。由于硬件的分離，在軟件的調(diào)試時就可以單獨針對控制模塊。3.2 發(fā)射部分程序設計發(fā)射部分的程序主要可分為按鍵處理模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及字符轉(zhuǎn)換模塊四大部分。主要程序流程圖如圖3.2.1所示。程序清單見附錄4。圖3.2.1 發(fā)射部分程序流程圖3.3 接收部分程序設計接收部分的程序主要是完成液晶顯示、按鍵處理以及臺號的轉(zhuǎn)換等功能。主要程序流程圖如圖3.3.1所示。程序清單見附錄4。圖3.3.1 接收部分程序流程圖4 系統(tǒng)測試4.1 測試使用的儀器ads7062sa 數(shù)字存儲示波器kh

47、1603c信號發(fā)生器uni-t 數(shù)字萬用表4.2 指標測試和測試結(jié)果4.2.1發(fā)射部分的指標測試和測試結(jié)果發(fā)射部分的測試分兩步進行。一是觀察，它是定性測試：觀察輸出波形的失真和對稱性，所用的儀器為40mhz以上的gds-820c數(shù)字存儲示波器，正確的觀察是測量的前提，因所有其他的測試都是在輸出波形對稱，且不失真的條件下進行的 二是在接好語音部分電路時接通電源在麥克風前放歌，然后用收音機在一邊接收當接收到你放的那首歌時而且是最清晰的。4.3 波形觀察及距離測量波形觀察采用tds1012型100mhz的數(shù)字存儲示波器，通過rs-232串口，在tdspcs1軟件中截取波形，由于軟件本身存在缺陷以及串

48、口傳送中存在數(shù)據(jù)的失真，故波形相對實際顯示時存在一定的誤差。經(jīng)示波器觀察輸出波形與輸入波形無較明顯的失真現(xiàn)象 4.4 結(jié)果分析在設計過程中，由于發(fā)射部分鎖相環(huán)電路在對載波分頻以及晶振分頻時產(chǎn)生了不少諧波成分，對短信發(fā)送的準確度產(chǎn)生了很大的影響，通過分析并對電路加以改進，使得誤碼率達到了最低限度。對頻率準確度產(chǎn)生影響的原因可能是選取的晶振理論值為10.24mhz，晶振的分頻系數(shù)為1024倍，而實際上晶振的實際值與理論值還是存在一定的差距，所以必然對頻率的穩(wěn)定度和準確度有影響。同時空氣中存在不可避免的電磁干擾，并且由于時間以及環(huán)境的原因無法在屏蔽室內(nèi)進行收音，對接收部分的指標和接收效果也有影響。致

49、謝本文是在田老師的指導下完成的，感謝老師這么久以來對我在學業(yè)上的悉心指導和生活上無微不至的關(guān)懷，我所取得的每一點成績和進步都凝聚了老師對我的教誨和心血。導師嚴謹求實的治學態(tài)度、腳踏實地的工作作風、敏銳的思想給我留下了深刻的印象，成為我一生中一筆寶貴的財富，使我終生受益。在此深表感謝。附錄1 使用說明發(fā)射部分主要是對按鍵的操作，表5.1.1為按鍵功能定義圖。表5.1.1 按鍵功能定義圖entzsle70clearsptmf81，ung92。voha3callwpib4dataxqjc5no.yrkd6其中，call鍵為呼叫方式選擇，data為業(yè)務類型選擇，no.為從臺地址選擇，ent為確認鍵，c

50、lear為清屏鍵。當系統(tǒng)要發(fā)送語音信號時，先按data鍵選擇業(yè)務類型為語音，再按確認鍵；要發(fā)送短信時，先按data鍵選擇業(yè)務類型為短信，輸入短信內(nèi)容，再按確認鍵發(fā)送；系統(tǒng)要群發(fā)或單發(fā)時，先按call鍵選擇呼叫方式為群發(fā)或單發(fā)，如果是單發(fā)，則再按no.鍵，再輸入臺號，其后按ent確認即可。接收部分有一個四位撥盤開關(guān)，0000為群收，1000為一號臺，0100為二號臺，1100為三號臺，0010為四號臺，1010為五號臺，0110為六號臺，1110為七號臺，0001為八號臺。附錄2主要元器件清單主要元器件清單見表1所示。表1 主要元器件清單序號名稱或型號數(shù)量備注封裝1mc1451521壓控振蕩器d

51、ip 2mc16481鑒相器dip 3mc120221高速分頻dip4lm3862音頻放大dip5at89s522單片機dip6tda2822m1運放dip7cxa12381收音芯片dip8v1492變?nèi)荻O管910.7mhz陶瓷濾波器1濾波器3腳1012m晶振3待添加的隱藏文字內(nèi)容211話筒112耳機113繼電器114pt22621編碼器dip15pt2272-m61解碼器dip附錄3電路原理圖及印制板圖1、電路原理圖電路原理圖分發(fā)射部分調(diào)制電路圖（見附錄2圖1）、發(fā)射部分按鍵控制電路圖（見附錄2圖2）、接收部分收音電路圖（見附錄2圖3）、接收部分控制電路圖（見附錄2圖4）。（a） 壓控振蕩

52、器電路（b） 發(fā)射部分電源電路（c） 鎖相環(huán)電路附錄3圖1 發(fā)射部分調(diào)制電路圖附錄3圖2 發(fā)射部分按鍵控制電路圖（a） 音頻功率放大電路（b） 收音電路圖附錄3圖3 接收部分收音電路圖附錄3圖4 接收部分控制電路圖2、部份印制板圖附錄3圖1 發(fā)射部分調(diào)制部分印制板圖附錄3圖2 發(fā)射部分控制部分印制板圖附錄3圖3 接收部分收音部分印制板圖附錄3圖4 接收部分控制部分印制板圖附錄4程序清單部分程序清單：/*按鍵定義*/*1-39字符鍵 */*36鍵：呼叫方式選擇 state2*/*41鍵：業(yè)務類型選擇 */*42鍵：從臺選擇 */*43鍵：確認鍵 */*44鍵：清零 */*45鍵：退格鍵 */*/#include<at89x51.h>#define uchar unsigned char#define te p0_1#define p30 p3_0#define p31 p3_1#define p32 p3_2#defin