單工無(wú)線呼叫系統(tǒng)ppt課件

1、單工無(wú)線呼叫系統(tǒng) 2019年 六組： 祝成東 陳方瑞 王福軍 義務(wù)設(shè)計(jì)并制造一個(gè)單工無(wú)線呼叫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主站至從站間的單工語(yǔ)音及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。根本要求根本要求1 設(shè)計(jì)并制造一個(gè)主站，傳送一路語(yǔ)音信號(hào)，其發(fā)射頻率在30MHz40MHz 之間自行選擇，發(fā)射峰值功率不大于20mW(50假負(fù)載電阻上測(cè)定)，射頻信號(hào)帶寬及調(diào)制方式自定，主站傳送信號(hào)的輸入采用話筒和線路輸入兩種方式；2 設(shè)計(jì)并制造一個(gè)從站，其接納頻率與主站相對(duì)應(yīng)，從站必需采用電池組供電，用耳機(jī)收聽(tīng)語(yǔ)音信號(hào)；3 當(dāng)傳送信號(hào)為300Hz3400Hz 的正弦波時(shí)，去掉收、發(fā)天線，用一個(gè)功率衰減20dB 左右的衰減器銜接主、從站天線端子，經(jīng)過(guò)示波器

2、察看從站耳機(jī)兩端的接納波形，波形應(yīng)無(wú)明顯失真；4 主、從站室內(nèi)通訊間隔不小于5 米，標(biāo)題中的通訊間隔是指主、從站兩設(shè)備(含天線)間的最近間隔；5 主、從站收發(fā)天線采用拉桿天線或?qū)Ь€，長(zhǎng)度小于等于1 米。發(fā)揚(yáng)部分發(fā)揚(yáng)部分 1 從站數(shù)量擴(kuò)展至8 個(gè)(實(shí)踐制造1 個(gè)從站)，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的單工無(wú)線呼叫系統(tǒng)。要求從站 號(hào)碼可恣意改動(dòng)，主站具有撥號(hào)選呼和群呼功能； 2 添加英文短信的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)主站英文短信的輸入發(fā)送和從站英文短信的接納顯示 功能； 3 當(dāng)發(fā)射峰值功率不大于20mW 時(shí)，盡能夠地加大主、從站間的通訊間隔。 4 其他。1 調(diào)制方式選擇調(diào)制方式選擇 方案一：采用調(diào)幅方式AM，發(fā)端用音頻

3、調(diào)制載波，載波的包絡(luò)即變?yōu)橐纛l信號(hào)，收端利用包絡(luò)檢波技術(shù)恢復(fù)音頻信號(hào)，假設(shè)調(diào)制信號(hào)變?yōu)閿?shù)字基帶信號(hào)，那么稱為振幅鍵控ASK。其特點(diǎn)是調(diào)制后的載波占有帶寬小，缺陷是抗干擾才干較差。 方案二：采用調(diào)頻方式FM，發(fā)端用音頻調(diào)制載波，載波的頻率會(huì)隨著調(diào)制信號(hào)的幅度變化而變化，收端利用鑒頻器將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字調(diào)制方式為頻移鍵控FSK。其特點(diǎn)是占有帶寬寬，但抗干擾才干明顯優(yōu)于AM 方式。 綜上，標(biāo)題要求載頻在30MHz40MHz 之間，可用AM 方式，亦可用FM 方式，思索到要保證發(fā)揚(yáng)第2 項(xiàng)短信功能的正確性，系統(tǒng)必需有良好的抗干擾性，因此本系統(tǒng)采用FM 方式實(shí)現(xiàn) 2 編碼方案選擇 方案一：采用常

4、規(guī)的數(shù)字調(diào)制。一切的控制指令單呼、群呼等和英文短信的編碼均為數(shù)字基帶信號(hào)，將此基帶信號(hào)稍做平滑后直接對(duì)載波進(jìn)展調(diào)制，即FSK 調(diào)制；收端解調(diào)后經(jīng)整形恢復(fù)為數(shù)字基帶信號(hào)，再做進(jìn)一步處置。假設(shè)采用此方案，必需在發(fā)端插入相應(yīng)的幀同步字，發(fā)端進(jìn)展相應(yīng)的幀同步提取，才干保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和可靠性。 方案二：發(fā)端預(yù)先利用雙音頻編碼器將欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)變?yōu)橄鄳?yīng)的雙音頻信號(hào)，然后進(jìn)展調(diào)制，接納端經(jīng)FM 解調(diào)后的雙音頻信號(hào)，經(jīng)雙音頻譯碼器翻譯成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送給CPU 處置，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 第一種方案?jìng)鬏斂煽?，但?shí)現(xiàn)難度較大。第二種方案較容易實(shí)現(xiàn)，但每次只能傳送四位二進(jìn)制數(shù)，本系統(tǒng)采用兩次傳送一個(gè)英文字符

5、的方法實(shí)現(xiàn)。3 發(fā)射機(jī)方案選擇 方案一：采用變?nèi)荻O管和晶體管構(gòu)成的石英晶體振蕩器，使其振蕩頻率在30MHz40MHz 之間，調(diào)頻后進(jìn)展發(fā)射。 方案二：采用公用的調(diào)頻發(fā)射芯片，如BA1404 等，借助于外圍的LC 振蕩回路來(lái)改動(dòng)載波頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 方案三：采用MC145151 鎖相環(huán)集成電路，配合單管型壓控振蕩器實(shí)現(xiàn)，采用撥碼開(kāi)關(guān)控制MC145151的數(shù)據(jù)輸入腳，從而控制VCO 輸出不同頻率的載波，調(diào)試時(shí)只需把頻率控制在30MHz40MHz 之間即可。 為了保證發(fā)射機(jī)發(fā)射載頻的穩(wěn)定度，同時(shí)也為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)采用方案三。4 接納機(jī)方案選擇接納機(jī)方案選擇 方案一：采用MC33

6、62/MC3363 等窄帶調(diào)頻接納公用芯片，該系列芯片接納信號(hào)的頻偏典型值為3KHz，鑒頻器的靈敏度較高，但解調(diào)后音質(zhì)不如調(diào)頻廣播的音質(zhì)好。 方案二：采用常規(guī)的調(diào)頻廣播收音機(jī)接納芯片如CXA1691，調(diào)整本振頻率，使得接納頻率范圍落 在30MHz40MHz 之間。調(diào)頻廣播的典型頻偏75KHz，音質(zhì)動(dòng)態(tài)范圍好。 由于本系統(tǒng)采用雙音頻編碼方案?jìng)鬏敂?shù)據(jù)信號(hào)，所以一定要保證音頻信號(hào)傳輸?shù)牟皇д?。本系統(tǒng)選用方案二。5 英文短信輸入鍵盤方案選擇 方案一：采用矩陣鍵盤，采用矩陣式行列掃描方式，需求12個(gè)I/O 就能完成，而且編寫程序簡(jiǎn)一方便。 方案二：采用大屏幕液晶，采用挪動(dòng)光標(biāo)的方式從一切字母中選擇輸入。

7、該方案操作煩瑣，而且加大了軟件任務(wù)量。 方案三：采用市售的按鍵數(shù)大于30 的紅外遙控器，分析其碼元信息，實(shí)現(xiàn)不同字母的輸入，但是分析碼元信息的程序較為復(fù)雜，添加了程序員的任務(wù)量。 經(jīng)過(guò)對(duì)比，我們選擇了方案一。 詳細(xì)軟硬件設(shè)計(jì)詳細(xì)軟硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是由發(fā)射機(jī)和接納機(jī)構(gòu)成的本系統(tǒng)是由發(fā)射機(jī)和接納機(jī)構(gòu)成的單工呼叫系統(tǒng)單工呼叫系統(tǒng) 發(fā)射機(jī)框圖如圖 6.1，硬件銜接圖如圖 6.3，由主控單片機(jī)SPCE061A、鎖相環(huán)頻率合成器MC145151、高頻功放、雙音頻編碼器、鍵盤、液晶顯示模塊、話筒放大電路等模塊組成。 接納機(jī)方框圖如圖 6.2，硬件銜接圖如圖 6.3，由主控單片機(jī)、調(diào)頻接納芯片CXA1691及其

8、外圍電路、雙音頻譯碼電路、音頻功放、液晶顯示終端等模塊構(gòu)成。接納機(jī)采用四節(jié)1.5V 電池串聯(lián)供電 。主站控制單片機(jī)小系統(tǒng)電路 該小系統(tǒng)以SPCE061A 單片機(jī)為中心，小系統(tǒng)電路原理如圖 6.5 所示。 外圍電路包括：44 鍵盤，如圖 6.4 所示，標(biāo)題中發(fā)揚(yáng)部分第1 項(xiàng)群呼、單呼等命令以及09 十個(gè)數(shù)字的輸入由該鍵盤來(lái)完成；RT12864 點(diǎn)陣液晶構(gòu)成人機(jī)接口，可顯示英文、漢字、圖標(biāo)、圖形等，并具有背光支持，以構(gòu)成友好人機(jī)界面，來(lái)顯示各種數(shù)據(jù)及接納到的短信，J3 為液晶屏接口，調(diào)理RP1可以改動(dòng)液晶顯示的對(duì)比度。短信輸入鍵盤方便快捷。DTMF 雙音頻編碼器DTMF 雙音頻編碼器是用頻率合成的

9、方法來(lái)產(chǎn)生DTMF 信號(hào)的，它的基準(zhǔn)時(shí)基采用晶體振蕩器，具有頻率穩(wěn)定和準(zhǔn)確度高、體積小、分量輕等特點(diǎn)。該部分原理圖如圖 6.6。在電路中，IOB0IOB7 為單片機(jī)送來(lái)的控制信號(hào)，HM9187 輸出的雙音頻組合共有16 種情況，因此單片機(jī)送來(lái)的控制的信號(hào)亦共有16 種情況，系統(tǒng)那么利用這16 形狀來(lái)完成指令和短信的發(fā)送過(guò)程。原理如下： SPCE061 A 單片機(jī)先將要發(fā)送的四位二進(jìn)制碼共有16 種形狀經(jīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)換，變?yōu)閷?duì)HM9187 的控 制碼，雙音頻編碼器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩個(gè)頻率的音頻信號(hào)送至鎖相環(huán)進(jìn)展FM 調(diào)制，由天線發(fā)出，接納 機(jī)經(jīng)FM 解調(diào)后，恢復(fù)出雙音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)雙音頻譯碼器得到原有的

10、數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)處置。英文字符共 有26 個(gè)加上09 十個(gè)數(shù)字以及相應(yīng)的控制指令，16 種形狀是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們利用合理的編碼方案處理 了這一問(wèn)題，這部分內(nèi)容將在系統(tǒng)軟件引見(jiàn)中詳細(xì)表達(dá)。鎖相頻率合成器 為了保證發(fā)射頻率的穩(wěn)定，系統(tǒng)采用鎖相環(huán)電路來(lái)產(chǎn)生35.328MHz 的載頻。鎖相頻率合成器原理圖如圖 6.7。留意圖中的“TO RF MUL指的是接到RF 的放大模塊Q1、C2、D1、D2、L2 等構(gòu)成壓控振蕩器，當(dāng)C2 左端的直流電平發(fā)生變化，變?nèi)荻O管D1、D2 的容值發(fā)生變化，振蕩器中心頻率發(fā)生變化；U2 及其外圍元件構(gòu)成了二階有源環(huán)路濾波器，該電路的性能直接影響到環(huán)路能否可以入鎖；由于M

11、C145151 最高任務(wù)頻率為30MHz，不能滿足標(biāo)題要求，所以我們?cè)陔娐分袇⑴c了前置分頻器對(duì)RF 反響信號(hào)進(jìn)展16 分頻后再送入鎖相環(huán)芯片U1MC145151，U1 內(nèi)部集成了參考分頻器和可編程分頻器，其參考頻率由晶振Y 振蕩分頻后產(chǎn)生，外部輸入從其1 腳輸入，經(jīng)過(guò)改動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)S1 的形狀從而改動(dòng)N0N13 的值使得可編程分頻器的數(shù)值發(fā)生變化，從而改動(dòng)環(huán)路的鎖定頻率。 N 的取值1104，N13 至N0 為00010001010000。R 計(jì)數(shù)器，N 計(jì)數(shù)器，各管腳接地為邏輯0，懸空為邏輯1。話筒放大電路 由于MIC 出來(lái)的幅度不夠，缺乏以使振蕩電路產(chǎn)生足夠大的頻偏，所以我們用NE5532

12、運(yùn)放做為前置 放大器，放大倍數(shù)為10 倍，實(shí)測(cè)效果良好，放大器電路圖如圖 6.8 所示。高頻功率放大電路 由于鎖相環(huán)出來(lái)的幅度達(dá)不到要求，而且?guī)ж?fù)載才干不強(qiáng)，所以我們?cè)诤竺婕由细哳l功率放大器 和一級(jí)射隨器，添加頻率的穩(wěn)定度和提高輸出功率。原理圖如圖 6.9 接納機(jī)小系統(tǒng)原理圖 調(diào)頻接納模塊的電路設(shè)計(jì) 如圖7所示，采用索尼公司的收音機(jī)公用芯片CXA1691作高保真寬頻接納機(jī)，振蕩器采用50 的晶體，其接納性能非常優(yōu)越。芯片的4腳為直流音量控制端，改動(dòng)該腳電位高低就可改動(dòng)輸出音量的大小。經(jīng)過(guò)調(diào)理該變位器改動(dòng)其雙音頻信號(hào)輸出電壓的幅值，使解碼器MT8870能很準(zhǔn)確地解碼。它完全杜絕了采用傳統(tǒng)音量控制

13、電路因電位器不良而引起喇叭中嚓嚓聲的通病，使的其輸出的音頻信號(hào)的電壓很穩(wěn)定。 CXA1191的管腳功能及內(nèi)部框圖如下的管腳功能及內(nèi)部框圖如下 調(diào)頻接納 機(jī)原理圖MT8870音頻信號(hào)譯碼模塊的電路設(shè)計(jì)如圖8示，將從高保真調(diào)頻接納機(jī)接納下來(lái)的DTMF信號(hào)進(jìn)展解碼。由于MT8870的編碼方式和HT9200B的編碼方式完全一致，所以用MT8870配合編碼部分使得系統(tǒng)的整和性很強(qiáng)，軟件編程變得更加簡(jiǎn)單。當(dāng)音頻信號(hào)來(lái)到，被MT8870解碼后，MT8870的15腳STD 會(huì)由低電平向高電平跳變。將轉(zhuǎn)換輸出腳10硬件置高，翻開(kāi)輸出鎖存器，等待著解碼后的信號(hào)輸出。解碼輸出的二進(jìn)制碼由Q1Q4輸出后進(jìn)入單片機(jī)，從

14、而很好的完成解碼的功能。鍵盤模塊的電路設(shè)計(jì) 思索到要添加英文短信的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，假設(shè)每個(gè)字母用一個(gè)鍵，就要用到很多單片機(jī)的I/O口，而單片機(jī)SPCE061的I/O口資源是有限的，所以采用矩陣式鍵盤。 鍵盤模塊原理圖顯示部分模塊設(shè)計(jì)以及任務(wù)原理的分析顯示部分模塊設(shè)計(jì)以及任務(wù)原理的分析 采用RT12864液晶顯示器，結(jié)合運(yùn)用背光燈，使系統(tǒng)的人機(jī)交互更加人性化。 發(fā)揚(yáng)部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)發(fā)揚(yáng)部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1從站數(shù)量擴(kuò)展到8個(gè)模塊 采用4個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)與單片機(jī)的4個(gè)I/O口相連進(jìn)展設(shè)置從機(jī)的地址，只需求撥動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)就可以改動(dòng)叢機(jī)的地址。實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐只制造1個(gè)從站，就構(gòu)成了一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的單工無(wú)線呼叫。 單片機(jī)只需求查詢各個(gè)I