第七届(2005年)全国大学生电子设计竞赛作品
作品一 | 作品二 | 作品三

单工无线呼叫系统(D题)

摘 要:单工无线呼叫系统分发射和接收两大部分。发射部分采用锁相环式频率合成器技术, MC145152和MC12022芯片组成锁相环,将载波频率精确锁定在35MHz,输出载波的稳定度达到4×10-5,准确度达到3×10-5,由变容二极管V149和集成压控振荡器芯片MC1648实现对载波的调频调制;末级功放选用三极管2SC1970,使其工作在丙类放大状态,提高了放大器的效率,输出功率达到设计要求。接收部分以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片CXA1238S为主体,灵敏度、镜像抑制、信噪比等各项性能指标均达到设计要求;音频功率放大器采用集成芯片LM386,电压放大倍数最大为200。采用PT2262/2272编码/解码电路实现了数据传输业务以及对台号的选择等功能;音频输入和数据输入可自动转换;AT89S52作为整个系统的控制部分,程序设计采用C语言在KEIL51的编译器上编程实现;显示采用128×64点阵型液晶显示。经测试,整机功能齐全,各项性能指标符合系统要求,接收波形稳定,无明显失真。
关键词: 锁相环、压控振荡器、灵敏度、编码/解码
 
simplex wireless-calling system
Abstract:
The simplex wireless-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 stabilization of the carrier-wave can be 4×10-5,the accuracy can be 3×10-5.The frequency 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 2SC1970 to make it work in the third magnifying state,it improves the efficiency of the magnifier and 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 frequency power amplifier adopts the integration chip LM386.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 automatically 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 machine’s function is very complete,every demand can be realized,the receiving wave is stable,without evident distortion.
Key word:    PLL、  VCO 、  Sensitivity、   Ding/decoding
 
 
 
目    录
1、系统设计 ...................................................... 3
      1.1  设计要求......................................................... 3
          1.1.1  任务...................................................... 3
          1.1.2  要求...................................................... 3
          1.1.3  说明...................................................... 3
      1.2  总体设计方案..................................................... 3
          1.2.1  设计思路.................................................. 3
          1.2.2  方案论证与比较............................................ 4
          1.2.3  系统组成................................................. 10
2、单元硬件电路设计 ............................................. 11
      2.1  发射部分电路的设计.............................................. 11
          2.1.1  压控振荡器的设计......................................... 11
          2.1.2  锁相环电路设计........................................... 13
          2.1.3  功率放大电路设计......................................... 15
          2.1.4  阻抗变换电路设计......................................... 16
      2.2  接收部分电路的设计.............................................. 17
          2.2.1  CXA1238S芯片............................................ 17
          2.2.2  天线输入网络............................................. 18
          2.2.3  高放选频回路............................................. 19
          2.2.4  本机振荡器............................................... 20
          2.2.5  中频窄带滤波器........................................... 20
          2.2.6  音频功率放大器........................................... 21
      2.3  PT2262/2272编码/解码电路设计.................................... 21
          2.3.1  PT2262/2272芯片介绍...................................... 21
          2.3.2  PT2262/2272编码/解码电路................................. 23
      2.4  抗干扰措施...................................................... 23
      2.5  20dB衰减器的制作............................................... 24
3、 软件设计...................................................... 24
      3.1  软件设计和硬件设计的关键........................................ 24
      3.2  发射部分程序设计................................................ 23
      3.3  接收部分程序设计................................................ 25
4、 系统测试...................................................... 26
      4.1  测试使用的仪器.................................................. 26
      4.2  指标测试和测试结果.............................................. 26
          4.2.1  发射部分的指标测试和测试结果............................. 26
          4.2.2  接收部分的指标测试和测试结果............................. 28
      4.3  波形观察及距离测试.............................................. 30
      4.4  结果分析........................................................ 31
5、 结论.......................................................... 31
参考文献.......................................................... 32
附录1  使用说明.................................................. 33
附录2  主要元器件清单............................................ 33
附录3  电路原理图及印制板图..................................... 34
附录4  程序清单.................................................. 41
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.         系统设计
1.1 设计要求
1.1.1 任务
设计并制作一个单工无线呼叫系统,实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
1.1.2 要求
(1)基本要求
① 设计并制作一个主站,传送一路语音信号,其发射频率在30MHz~40MHz之间自行选择,发射峰值功率不大于20mW(50W假负载电阻上测定),射频信号带宽及调制方式自定,主站传送信号的输入采用话筒和线路输入两种方式;
② 设计并制作一个从站,其接收频率与主站相对应,从站必须采用电池组供电,用耳机收听语音信号;
③ 当传送信号为300Hz~3400Hz的正弦波时,去掉收、发天线,用一个功率衰减20dB左右的衰减器连接主、从站天线端子,通过示波器观察从站耳机两端的接收波形,波形应无明显失真;
④ 主、从站室内通信距离不小于5米,题目中的通信距离是指主、从站两设备(含天线)间的最近距离;
⑤ 主、从站收发天线采用拉杆天线或导线,长度小于等于1米。
(2)发挥部分
① 从站数量扩展至8个(实际制作1个从站),构成一点对多点的单工无线呼叫系统。要求从站号码可任意改变,主站具有拨号选呼和群呼功能;
② 增加英文短信的数据传输业务,实现主站英文短信的输入发送和从站英文短信的接收显示功能;
③ 当发射峰值功率不大于20mW时,尽可能地加大主、从站间的通信距离。
④ 其他。
1.1.3 说明
(1)主站需留出末级功率放大器发射功率的测量端,用于接入50W假负载电阻,以测试发射功率;
(2)为测试方便,作品中使用的衰减器(可以自制),应与作品一起封装上交。
1.2 总体设计方案
1.2.1 设计思路
题目要求设计一个单工无线呼叫系统,实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。设计分发射和接收两大模块,方框图如图1.2.1所示。发射部分采用数字频率合成技术,由变容二极管和集成压控振荡器芯片实现振荡频率的电压控制及对载波的调频调制;加入由频率合成芯片、高速分频器、运算放大器和晶体振荡器等组成的数字锁相环路,使输出频率稳定度达到与参考晶振同等水平;收音电路以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片为主体,用一个固定的电压值控制振荡器的振荡频率,使其接收频率与发射频率对应。采用编码解码电路实现题目所要求的一点对多点、主站具有拨号选呼和群呼功能以及数据传输业务的功能;显示部分利用液晶显示模块,显示呼叫方式、业务类型以及英文短信内容。为了尽量增加传输距离和降低系统的波形失真,必须采取有效的措施。
图1.2.1  系统基本框图
1.2.2 方案论证与比较
(1)调制体制的方案论证与选择
方案一:采用调幅体制。一般调幅发射机的组成框图如图1.2.2所示,其工作原理是:载波振荡器产生标准的载波信号,一路是线路输入和话筒输入的语音信号经语音放大后在AM调制器中进行幅度调制;另一路是呼叫信号或英文短信进入基带信号放大与整形电路后与载波信号进行幅度调制;调制后,功放级将调制后的信号的功率放大到所需发射的功率,再经天线发射出去。
图1.2.2  调幅发射组成框图
方案二:采用调频体制。它由三部分组成,即频率合成器、音频处理器和FM波的缓冲放大器。频率合成器的作用是产生一个振荡频率稳定度极高的FM信号,它是调制器的核心部件;音频处理器的作用是将各种各样的音频信号经过处理后,变成输出阻抗和电平基本一样的信号,再将这些信号加至压控振荡器的变容二极管上;射频缓冲放大器起缓冲、放大、匹配和滤波的作用。
方案选择:本系统可以采取调幅体制或调频体制。调频系统与调幅系统相比,具有较强的抗干扰能力。故本系统采用调频体制,数据收发也采用2FSK方案。
(2)载波信号产生电路的设计方案论证与选择
方案一:采用LC振荡电路。比如西勒振荡电路,具体电路图如图1.2.3所示。该电路较易起振,输出振荡频率和振幅也较为稳定,波形好,调谐范围也比较宽。电路的振荡频率为 ,式中 。但其调试比较复杂。
图1.2.3  西勒振荡电路
方案二:采用晶体振荡器产生基准频率,再用选频网络加放大器选出它的谐波实现倍频。该方案稳定度较高,但存在35MHz的1/N频率的晶体谐振器难以获得、N太大和选频网络调节较为麻烦等缺点。具体方框图如图1.2.4所示。
图1.2.4  晶振电路产生载波方框图
方案三:PLL频率合成。用MC145152和VCO电路进行频率合成,采用闭环控制。故存在反馈,能得到精度和稳定度很高的频率信号,本题目要求发射频率在30MHz~40MHz之间,选定35MHz作为载波信号。原理框图如图1.2.5所示。
图1.2.5  频率合成原理框图
方案选择:载波信号发生器是主机发射部分的重要组成部分,应能产生等幅高频正弦信号,其振荡频率应十分稳定。方案一和方案二的电路比方案三的电路简单,但是其短期频率稳定度均只能达到10-2~10-3;而采用频率合成法产生的高频振荡信号的频率稳定度接近晶振的频率稳定度,可达10-5~10-6;且失真度很小。故本设计采用方案三。
(3)接收模块的设计方案论证与选择
FM专业收音电路常采用大规模集成IC CXA1019、CXA1238等大规模集成芯片来实现。
方案一:采用CXA1019作为接收机电路的核心IC。CXA1019是日本索尼公司研制的单片大规模接收机电路,它包含了AM/FM收音机从天线输入、高频放大、混频、本振到中频放大、检波直至低频(音频)功率放大的所有功能。除此之外,还具有调谐指示,电子音量控制等一些辅助功能。
方案二:采用CXA1238作为接收机电路的核心IC。CXA1238是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音集成电路。它的电源电压适应范围宽:2~10V范围内电路均能正常工作,且具有立体声和调谐指示LED驱动电路以及FM静噪功能等。
方案选择:上述两种方案实现的功能基本相同,但CXA1238具有耗电小、调整简单等优点;且它的宽电压适应范围和立体声指示及静噪功能也是CXA1019所力所不能及的。故选用方案二。因CXA1238内部带解调电路,可以对语音及数据调制后的信号进行解调。
(4)数据传输的设计方案论证与选择
单工无线呼叫系统要求一点对多点传送,且主站具有拨号和群呼功能,同时增加英文短信的数据传输业务;从主站输入的英文短信经转换后形成连串的数字信号,这就需要把这数字信号调制发射出去,并且在接收端应把调制信号解调并加以识别显示出来;发射部分预置从站号码发送或群发,接收部分则只有相应的台号接收。
方案一:采用二进制振幅键控(ASK)调制与解调法。ASK有乘法器实现法和键控法两种实现方法,乘法器实现法的原理方框图如图1.2.6所示,其数字信号与载频为fc的余弦信号进行混频得到调制信号;振幅键控信号解调有两种方法,即同步解调法和包络解调法,同步解调方框原理如图1.2.7所示。图中uASK(t)信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰,相乘器进行频谱反相搬移,以恢复基带信号。低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰,解调的相干载波用2cos2πfct。
 
图1.2.6  ASK调制器框图
图1.2.7  ASK同步解调方框图
方案二:采用微控制器和PT2262/2272组成的编码/解码电路。PT2262/2272是一对CMOS工艺制造的低功耗低价位带地址、数据编码/解码功能,是目前在无线通讯电路中作地址编码识别和数据传输最常用的芯片之一。PT2262/2272发射接收电路原理框图分别如图1.2.8和图1.2.9所示。在发射端,微控制器对PT2262的地址位进行预置(即设定台号的代码),同时输入短信内容,通过微控制器进行短信编码后产生相应的数据去预置PT2262的数据位后,再调制发射出去;接收端,把接收到的信号进行解调放大后,送至PT2272,解码后在数据位产生对应的数据,通过微控制器进行短信解码后在液晶上显示所发送的短信内容。
图1.2.8  采用PT2262编码电路的发射原理框图
图1.2.9  采用2272解码电路的接收原理框图
方案选择:上述两种方案都可以发送并且接收数字信号,但它们的原理不同,方案一是采用数字调制,而本设计发射部分的主体是频率合成技术,数字调制则无法把数字信号调制发射出去;方案二采用常用的PT2262/2272编码/解码电路,可靠性高,且与系统兼容;综上所述,本设计采用方案二。
(5)自动控制模块的设计方案论证与选择
单工无线呼叫系统的自动控制部分直接关系到系统 “智能化”与“自动化”的实现,其控制方案的拟定,考虑了以下两个方面。发射和接收的控制方框图分别如图1.2.10和图1.2.11所示。
 
图1.2.10  发射部分控制方框图
图1.2.11  接收部分控制方框图
方案一:采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)作为系统的控制核心。由于FPGA具有强大的资源,使用方便灵活,易于进行功能扩展,特别是结合了EDA,可以达到很高的效率。系统的多个部件如频率测量电路,键盘控制电路,显示控制等都可以集成到一块芯片上,大大减小了系统的体积,并且提高了系统的稳定性。
方案二:基于单片机技术的控制方案。相对于FPGA的并行处理方式,单片机是通过对程序语句的顺序执行来建立与外部设备的通信和完成其内部运算处理,从而实现对信号的采集、处理和输出控制。它最主要的特点是其串行处理特性。
方案选择:上述两种控制方式除了在处理方式和处理能力(速度)上的差异外,在实现的效果以及复杂程度等方面也有显著的区别。FPGA将器件功能在一块芯片上,相对于单片机外围电路较少,集成度高。而单片机技术比较成熟,开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。鉴于本设计中,仅单片机的资源已经能满足设计的需求,而FPGA的高速处理的优势在这里却得不到充分体现;因此本设计的控制方案模块拟选用上述基于单片机技术的方案二。单片机采用Atmel公司生产的AT89S51,实现对收发模块的控制。
(6)关于尽量增加传输距离的分析
传输距离是单工无线呼叫系统的综合性能指标。根据单工无线传输距离公式1.2.1所示。
                                                        (1.2.1)
式中,Pt为发射机天线端辐射的有效功率,Smin为接收机的最小检测功率,GtGr分别为发射机天线和接收机天线的增益,K值在发射频率确定的情况下基本是一个常量。
要增大传输距离Rmax应从如下几个方面考虑:
① 在发射机接50Ω假负载,其功率不大于20mW的情况下,尽量提高发射机天线辐射的有效功率Pt。当f=35MHz时,λ=8.5657m,当拉杆天线长1m,直径3mm时,通过MATLAB仿真计算可得,拉杆天线的等效阻抗Zr
由此可见,发射机输出端阻抗与天线严重失配。为使天线辐射功率最大,如图1.2.12所示必须在天线端口接一个电感L,使LCL形成串联谐振,抵消CL的作用。同时使发射机输出阻抗Ri=50Ω与RL匹配,中间必须接一个降阻网络。
图1.2.12  发射部分阻抗匹配示意图
② 提高接收机灵敏度。由式1.2.1可知,提高接收机灵敏度(即降低接收机的Smin)与提高发射机天线辐射功率Pt对增加传输距离是同等重要的。故接收机采用超外差体制,并且对接收机要调准,使接收机灵敏度最高。
③ 在接收机输入端和拉杆天线之间必须加装升阻网络。一方面使天线阻抗与接收机输入阻抗匹配,同时加装一个电感,使之与天线等效电容形成串联谐振,接收机高放电路采用低阻抗输入的共基电路。本设计采用的CXA1238S芯片内部已集成了该电路。如果在天线输入端再加一级低噪声天线放大器,会提高接收机的灵敏度从而增加作用距离。
④ 因本设计收发天线均采用拉杆天线或导线,其长度≤1m。为提高收发天线的增益,应使拉杆天线的长度等于1m或略小于1m。并且要注意收发信号时,使收发天线的极化一致,且方向调在最合适的位置。
⑤ 当频率为35MHz时,波长λ为8.6m,其传输特性按直线传输,如果中间有障碍物则会产生反射和折射现象,对传输距离有很大的影响。所以测试应在空旷地方,中间不能有障碍物或屏蔽物。
⑥ 根据电波传输理论,如图1.2.13所示。在距离为(2n-1)λ/4时,会出现波谷,收听效果最差;在距离为nλ/2时,会出现波峰,收听效果最好。其中n为自然数。
图1.2.13  电波传输理论示意图
(7)关于尽量减小系统输出信号失真度的分析
输出信号失真度也是单工无线呼叫系统的重要指标。该指标的优劣取决于接收和发射两个分机。对可能产生波形失真的原因要分析清楚,从而采取有效措施,才能保证系统输出波形无明显失真。
从发射机方面考虑,应该注意以下几个方面:
① 音频放大部分。音频输入来自两个方面,一是话筒,其输入阻抗为高阻(10KΩ)或低阻(600Ω),电平较低,一般要加低频放大电路。二是线路输入,阻抗为600Ω,输入电平为0dBmW(即0.775V),一般不需要放大。对于需要进行放大的低频信号,其放大器应工作在放大器件的线性段,且负反馈深度要大,确保音频信号经过音频放大器后不产生失真。应采用低噪声放大器,有利于提高整机的信杂比,也有利于改善输出波形失真这项指标。
② 调制器部分。由上述分析可知,收发系统均采用调频(FM)体制,要求调频波的瞬时频率与输入信号(即调制信号)uΩ(t)或线性关系即
                                           (1.2.2)
而调制器采用的VCO电路,以变容二极管做调谐元件。其变容二极管结电容 ,式中r为电容变化指数。
若变容二极管作为振荡回路的总电容时,则瞬时角频率ω(x)
                              (1.2.3)
   为使角频率ω(x)与调制信号uΩ(t)成线性关系,必须选取r=2的变容二极管。
   若变容二极管部分接入振荡回路时,应取电容变化指数r=1。
   根据单元电路设计,本方案采用变容二极管作为振荡回路的总电路设计,故取r=2,且变容二极管静态反偏电压取在合适位置,从而保障失真度最小。
   从接收机方面考虑,应该注意以下几点:
   ① 鉴频/鉴相器部分。如图1.2.14所示,鉴频/鉴相器鉴频特性应取其线性部分,线性度要好,且静态工作点应选择在图形的中点,最大频偏 。广电总局标准 fmax为±75KHz。实际工作时应使 小于75KHz,这样鉴频/鉴相器引起的波形失真才会最小。
图1.2.14  鉴频/鉴相器鉴频特性
 
② 音频低放与功率放大器部分
从鉴频/鉴相器出来的音频信号是很弱的,需要经过低频小信号放大和低频功率放大。这里需注意的是鉴频/鉴相器到低频小信号放大级之间应防止干扰信号串入,如输入线较长应采用屏蔽线。低放与功放应采用线性放大电路,以确保输出波形失真小。
从系统方面考虑:
收发系统要调整正常,两者的频率要对准,直流稳压电源纹波要小,还要防止外部干扰(特别是市电干扰)串入系统。故发射机音频放大级最好能屏蔽。
1.2.3 系统组成
系统主要分为发射和接收两大模块,经过方案比较与论证,发射和接收部分的组成框图分别如图1.2.15和图1.2.16所示。其中发射部分的集成电路MC1648、MC145152、MC12022、低通滤波器和晶振构成锁相环频率合成器、音频处理器、数据编码器、单片机进行数据处理、按键处理、LCD驱动。接收部分由收音模块、音频输出模块、数据接收模块以及控制模块四大部分组成,单片机起控制作用。由于电路中既有数字电路又有高频电路,需将高频地和数字地分开以及高频电路用金属屏蔽隔离,以减小交叉调制等干扰。
 
图1.2.15 发射部分组成框图
图1.2.16  接收部分组成框图
2.         单元硬件电路设计
2.1  发射部分电路的设计
2.1.1压控振荡器的设计
压控振荡器主要由压控振荡器芯片MC1648、变容二极管V149以及LC谐振回路构成。MC1648需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路。为达到最佳工作性能,在工作频率时要求并联谐振回路的QL≥100。电源采用+5V的电压,一对串联变容二极管背靠背与该谐振回路相连,调整加在变容二极管上的电压大小,使振荡器的输出频率稳定在35MHz。图2.1.1为压控振荡器电路图。图2.1.2为MC1648的内部电路图。
 
 
图2.1.1  压控振荡器电路图
图2.1.2  MC1648内部电路图
       压控振荡电路由芯片内部的VT8、VT5、VT4、VT1、VT7和VT6,10脚和12脚外接LC谐振回路(含V149)组成正反馈(反相720°)的正弦振荡电路。其振荡频率由式2.1.1计算。
                                                         (2.1.1)
其中                         ,  即
       VCO的芯片管脚3为缓冲输出,一路供前置分频器MC12022,一路供放大后输出。该芯片的5脚是自动增益控制电路(AGC)的反馈端。将功率放大器输出的电压Vout1通过一反馈电路接到该脚,可以在输出频率不同的情况下自动调整输出电压的幅值并使其稳定,由于本设计的频率固定在35MHz,且其反馈幅度不大,因此5脚直接接地。
       VCO产生的振荡频率范围和变容二极管的压容特性有关。CVD的大小受所加偏置电压U控制,它们之间的关系可由图2.1.3所示电路测出。方法为:从扫频仪输入0~300MHz的扫频信号,同时用扫频仪检测该电路的谐振频率。调节电位器Rp3使变容二极管的偏压以0.5V为间隔从1V~10V变化,从扫频仪观测电路的谐振点频率并记录下来。由于Cj是全部接入谐振回路,为减少波形非线性失真,取变容二极管电容变化指数r=2。根据式2.1.1,利用Matlab计算出频率与容量的关系,进而得到偏置电压与容量关系曲线,如图2.1.4所示。

Rp3

图2.1.3  变容二极管特性测定电路
图2.1.4  变容二极管特性曲线
         从CVD/U曲线上易见,偏置电压取值3.5V~7.5V时,CVD的变化近似线性,从25 pF~18 pF。又fc为35MHz,根据式2.1.1,有:
取CVD=20pF,fc=35MHz,得L=1.04μH。
       因此,取L=1.04μH可满足要求。
2.1.2  锁相环电路设计
压控振荡器的输出频率受自身参数、控制电压的稳定性、温度、外界电磁干扰等因素的影响,往往是不稳定的。因此可以加入自动相位控制环节,即锁相环,来稳定发射频率。发射频率经反馈,与晶振产生的标准信号做比较,在锁相环的跟踪下,发射频率始终向标准信号逼近,最终被锁定在标准频率上,达到与参考晶振同样的稳定度。锁相环电路MC145152是大规模集成锁相环,集鉴相器、可编程分频器、参考分频器于一体,分频器的分频系数可由并行输入的数据控制,其内部框图如图2.1.5所示。
 
图2.1.5  MC145152内部框图
(1)参考分频
参考晶振从OSCin、OSCout接入,芯片内部的÷R参考分频器提供8种不同的分频系数,对参考信号进行分频。R值由RA0,RA1,RA2设定,如表2.1.1所示。本设计中,参考晶振为10.24MHz,所以取RA0RA1RA2=101时,即R=1024,对晶振频率进行1024分频。
表2.1.1 MC145152参考分频器分频系数选择表
RA2
0
0
0
0
1
1
1
1
RA1
0
0
1
1
0
0
1
1
RA0
0
1
0
1
0
1
0
1
R
8
64
128
256
512
1024
1160
2048
(2)可编程分频
由于发射部分的频率高达35MHz,MC145152的电路无法对其直接分频,必须先用ECL电路的高速分频器进行预分频,把频率降低,然后由MC145152继续分频,得到一个参考频率相等的频率,并进行鉴相。为使分频系数连续可调,可编程分频电路采用的是吞咽脉冲计数法,它由ECL(非饱和型逻辑电路)的高速分频器MC12022及MC145152内部的÷A减法计数器,÷N减法计数器构成。如图2.1.6所示。

单片机

图2.1.6  吞咽脉冲计数器原理图
MC12022有64和65两种分频系数。M为其控制端(从MC145152的9脚输出,输入MC12022的6脚)。M为高电平时,MC12022以P+1=65为分频系数,M为低电平时则以P=64为分频系数。÷N 和÷A是可预置数的减法计数器,由并行输入口分别预置6位的A值和10位的N值。PD为数字鉴相器。fo为压控振荡的输出频率(即发射频率)。
吞咽脉冲计数器开始计数时,M的初值为1,÷A和÷N两个计数器被置入预置数并同时计数,当计到AP+1)个输入脉冲(fo)时,÷A计数器计完A个预置数,M变为0;此时÷A计数器被控制信号关闭,停止计数;而÷N计数器中还有NA个数,它继续计(NA)P个输入脉冲后,输出一个脉冲到鉴相器PD。此时一个工作周期结束,N值被重新写入两个减法计数器,M又变为1,接着重复以上过程。整个过程中输入的脉冲数共有QAP+1)+(N-A)P=PN+A,也就是说,该吞咽脉冲计数器的总分频系数为PN+A
可见,采用吞咽脉冲计数方式,只要适当选取N值与A值,就能得到任意的分频比。为实现锁相,必须有fo/( PN+A)= fr。反过来,由于fofr×(PN+A),改变NA的值,也能改变fo,这就是输出频率数字化控制的原理。
÷A计数器为8位,因此A值最大为63,MC12022的P值为64。如果参考频率fr=10kHz,则输出频率
fo=(PNAfr=(64NA)×10kHz。
本设计中,要使发射频率为35MHz。
先令A=0, 则
N=(fo/ frA)/P=(35×106/10×103)/64=54.69。
N =54=110110B,
进而
A=(fo/ fr)-PN=(35×106/10×103)-64×54=44=101100B。
由此可得,即给MC145152的N9~N0和A5~A0口预置相应的数值,这就实现了对发射频率的控制。
(3)鉴相
模拟鉴相器对输入其中的两个信号进行相位比较,一个是由稳定度很高的标准晶振经过分频得到的,另一个是由压控振输出频率经分频反馈回来的,这两个信号通过鉴相器,也就是经过一个模拟乘法器后得到一个相位误差信号。设两个输入信号分别为:
其中                       
将两信号相乘得到
再经过一个低通滤波器,取出其中的误差信号 ,滤去其高频成分,将其直流成分用来调整压控振的输出频率。
本设计采用的鉴相器集成在MC145152中,它是一种新型数字式鉴频/鉴相集成电路,具有鉴频和鉴相功能,不需要辅助捕捉电路就能实现宽带捕捉和保持。
2.1.3 功率放大电路设计
电路如图2.1.7所示。功放管为2SC1970,采用感性负载,输出幅度较大。丙类功放的基极电压-VEE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻RE2上产生的压降来提供的。当放大器的输入信号υt为正弦波时,集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C2的选频作用获得输出基波电压υc1、电流ic1
       集电极基波电压
式中,Ic1m为集电极基波电流的振幅;RC为集电极负载阻
抗。集电极输出功率
            
直流电源VCC供给的直流功率                                 
                          
集电极的效率                                                 

2SC1970
 
 

考虑到效率和功率,选择导通角θ为经验值70°。           
当功放工作在临界状态时对应的等效负载电阻
                         图2.1.7 功率激励电路
2.1.4 阻抗变换电路设计
根据MATLAB仿真,对于1m长的拉杆天线,当f=35MHz时,其等效阻抗为Z=R+jX=5.44-j115.1。要使发射机的输出阻抗50Ω与天线匹配,必须加装降阻匹配网络,又因1m长天线呈容性阻抗,必须采用串联谐振,使之天线辐射出去的功率最大。本设计采用的是L型的LC网络来实现阻抗匹配,L型电路只有两个元件,两个要求,所以它的解是唯一的,下面为L型电路的匹配原理和计算方法。如图2.1.8所示。R1R2为欲匹配的电阻值。
图2.1.8  L型匹配网络
   
    即 
             
同理得                
解此方程得
         
本设计的阻抗变换采用两节LC网络,使每一级的阻抗匹配变换缓慢以换取带宽特性,其变换阻值为50Ω→16Ω→5.4Ω。电路如图2.1.9所示,R1=50Ω,经MATLAB计算,天线呈容性,其阻抗Z=RLjXL=5.44-j115.1,fo=35MHz,采用串联谐振电路,即接一电感L3抵消天线呈容性负载的影响。其计算可得:
图2.1.9  阻抗变换电路
C1≈160.8pF,L1≈76nH,C2≈281.2pF,L2≈13.4nH,L3=523.49nH
2.2 接收部分电路的设计
2.2.1 CXA1238S芯片
收音部分是以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片CXA1238S为主体,配合一些外围电路实现的。CXA1238S是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音集成电路。
CXA1238S的电源电压适应范围宽,2~10V范围内电路均能正常工作;它具有立体声指示LED驱动电路以及FM静噪功能等等。其内部结构原理图如下图2.2.1所示。天线接收到的信号经过87~108MHz的带通滤波器,由18脚(FM天线输入)进入芯片内部,通过选频网络将选出的电台信号送入芯片内部的FM前置放大器,进行前置放大后与本振进行混频,得到10.7MHz的中频频率。22脚外接的VD1、VD2、C8、C9、C10、VC1、L1等元件是FM本振调谐回路。20脚外接的VD3、VD4、C11、C12、C13、VC2、L2等元件是FM高放调谐回路。10.7MHz中频频率由16脚输出,然后接到10.7MHz的陶瓷滤波器上。经过了陶瓷滤波器的信号已经被滤除了带外杂波,由13脚的中频输入端引入。在芯片内部进行中频放大和鉴频。鉴频后的信号分为两路,一路由12脚驱动调谐指示电路,外接发光二级管D2(当接收信号最大时,LED显示最亮);另一路由IC内的直流放大器放大后进行自动混合和FM静噪。
经检波后的立体声复合信号(或单声道信号),由IC内直流放大器放大、滤波后变换成 AFC控制电压、由10脚输出并通过一个100KΩ的电阻反馈至23脚,用于抑制内接变容二极管的等效电容,以达到修正FM本振频率,进行频率跟踪的目的。
立体声复合信号经放大后,分别送到IC内的立体声解调器、鉴相器1和鉴相器2。鉴相器1、压控振荡器(VCO)和分频器组成锁相环路。VCO产生的76KHz振荡信号,经过二分频后变成38KHz的立体声解调开关信号,送至解调放大器。再经过二分频,并移相90后的19KHz信号与复合信号中的19KHz导频信号在鉴相器1中进行相位比较,并输出一个误差电压,由外接低通滤波器R1、C3、C5滤除高频成分后,控制VCO的振荡频率和相位,达到环路锁定。VCO的自由振荡频率可以通过 27脚外接微调电位器RP1调整,从而调整跟踪导频信号的捕捉范围。C1为去耦电容。
鉴相器2的作用是检出立体声/单声道开关控制信号。当分频后的19KHz信号和输入导频信号频率相同,相位差最小时,输出正电压最大,经低通滤波器滤波(2、3脚外接电容C7)和直流放大后打开“立体声/单声道”开关,并且驱动4脚外接立体声指示(发光二极管D1)。
最后把解调、放大后的立体声信号分左、右两路分别从两个声道的输出口(5、6脚)输出。信号通过去加重网络进行去加重处理后,送到用于音量调节的数字电位器X9511,经过音频放大后,进而驱动扬声器发声。
由于本系统没有涉及到调幅,所以芯片中的14脚(AM中频输入)、15脚(波段选择)、19脚(AM天线输入)和24脚(AM本振)均接电容到地。具体电路见附录。
图2.2.1   CXA1238内部结构方框图
2.2.2天线输入网络
要设计天线匹配网络,事先必须计算出拉杆天线的等效阻抗和测量接收机的输入阻抗。
利用MATLAB仿真,对于L=1m,D=5mm的拉杆天线,在f=35MHz时其等效阻抗为Z=R-jX=5.44-115.1。电路图如图2.2.2所示。拉杆天线阻抗可等效一个纯阻R=5.44Ω和一个容量C=115.1pF的电容串联。阻抗变换为5.4Ω~16Ω~50Ω。
图2.2.2  天线匹配网络电路图
用换算法测接收机输入电阻Ri,测试电路图如图2.2.3所示。
图2.2.3   换算法测输入电阻示意图
R=10Ω,只要分别测出UacUbd,则输入电阻为
                                                             (2.2.1)
实测Ri≈50Ω,然后根据公式,可求得
L1=523.49nH,C1≈281.2pF,L2≈13.4nH,C2≈160.8pF,L3≈76nH
2.2.3 高放选频回路
       输入选频回路,简称输入回路,它的作用是从空间的各种无线电波中选出所接收频段的信号,并完成天线与高频放大器之间的匹配,使所接收的信号得到最大能量的传播。本设计要求接收部分所接收的频率值为35MHz,输入选频回路电路原理图如图2.2.4所示。在CXA1238S的20脚接上一个LC槽路,调节可变电容的值得到所需要的频率。如图中所示,其频率由式2.2.2计算。
                       (2.2.2)
       取C1=20pF,L=0.59μH,又f=35MHz ,C2max=20pF,得到可调电容值:
C2=5~20pF
图2.2.4  选频回路电路原理图
 
2.2.4 本机振荡器
该电路用于产生本地振荡信号,它始终比电台信号高出10.7MHz。振荡电路的形式一般有变压器耦合式振荡电路、电感三点式振荡电路、差动振荡式振荡电路和电容三点式振荡电路。本设计收音部分采用的本振电路和选频回路电路一致,原理相同,只是参数不同,如C2值不变,由式2.2.4计算可得,L=0.36μH。电路原理图见图2.2.2。输出接至CXA1238的22脚,即FM本振输入。
2.2.5 中频窄带滤波器
本设计中使用的是三端陶瓷滤波器。在锆钛酸铝陶瓷片的一个面上被覆两个银层作输入和输出的电极,另一面被覆一块银层作公共电极,经直流高压极化后,具有压电效应。若将交流电压加在陶瓷片的输入端上,陶瓷片将做相应的机械振动。这种机械振动能产生交流电势,从另一端子输出。一定的片子形状大小,具有一个固有机械振动频率。如果外加交流电压的频率等于陶瓷片的固有机械振动频率时,压电效应最强,输出最大,其它频率则传输系数减小。因此其作用和谐振回路相同,具有滤波特性。它的体积小巧,谐振频率稳定,接入电路后不需要再作调整,而且选择性好。其衰耗特性曲线如下图2.2.5所示:
图2.2.5  10.7MHz陶瓷滤波器衰耗特性曲线
陶瓷滤波器的基本形状决定了它的谐振频率。用于调频中频10.7MHz用的陶瓷片大约为6×7mm左右,厚0.2mm左右。
陶瓷滤波器矩形系数好,故应接在混频级上,它可以先将干扰信号滤掉,提高双信号选择性。同时陶瓷滤波器相当于集中滤波器,使后级可少用调谐中放,改用直接耦合放大。陶瓷滤波器本身不需要调节,使调频中放调解容易得多。
2.2.6 音频功率放大器
前置放大器的输出功率很小,推动不了扬声器,因此对前置放大器的输出信号还要进行功率放大,以得到足够的不失真输出功率。本设计中音频功率放大器采用集成芯片LM386。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器。为使外围元件最少,电压增益内置为20,但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适合电池供电。它的工作电压范围较宽,最高可使用到18V。其电路原理图如图2.2.6所示。立体声解调放大后的信号由IN脚输入到低频放大器。并由OUT端驱动扬声器发声。
图2.2.6 音频功率放大电路图
         放大倍数计算:当引脚1和8之间开路时,由于在交流通路中VT1管(内部三极管)发射极近似为地,R4(150Ω)和R6(1.35KΩ)上的动态电压,近似等于同相输入端的输入电压。即为二分之一差模输入电压,于是可写出表达式为
       反馈系数:                     
所以电路的电压放大倍数         
因为R7>>(R5+R6),所以           
R5R6R7的数据代入,可得Au≈20。
设引脚1和8之间外接电阻为R,则
当引脚1和8之间对交流信号相当于短路时,有
将R5和R7的数据代入,Au≈200。即为本设计电路的增益放大倍数。
2.3  PT2262/2272编码/解码电路设计
2.3.1  PT2262/2272芯片介绍
PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的芯片。编码芯片PT2262具有地址和数据编码功能,解码芯片PT2272具有地址和数据解码功能,数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式,方便用户使用。后缀为“M”为“暂存型”,后缀为“L”为“锁存型”,其数据输出又分为0、2、4、6不同的输出,例如:PT2272-M4则表示数据输出为4位的暂存型无线遥控接收芯片,本设计采用的是PT2272-M6。PT2262和PT2272引脚图分别如图2.3.1和2.3.2所示。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。其具有低功耗、外部器件少、工作电压范围宽、数据可达6位、地址码最多可达531441种。
图2.3.1  PT2262引脚图                        图2.3.2  PT2272引脚图
PT2262和PT2272引脚端功能分别如表2.3.1和2.3.2所示。
 
表2.3.1  PT2262引脚端功能表
引  脚 端
功    能
Pin1-Pin6(A0-A5)
地址输入端,可编成“1”、“0”和“开路”三种状态
Pin7、Pin8、pin10-Pin13(A6/D0-A11/D5)
地址或数据输入端,地址输入时用Pin1-Pin6,做数据输入时只可编成“1”、“0”两种状态
Pin14(TE)
发射使能端,低电平有效
Pin15、Pin16(OSC1、OSC2)
外接振荡电阻,决定振荡的时钟频率
Pin17(Dout)
数据输出端,编码由此脚串行输出
Pin9、Pin18(VDD,Vss)
电源+、-输入端
 
 
 
表2.3.2  PT2272引脚功能表
引  脚 端
功    能
Pin1-Pin6(A0-A5)
地址输入端,可编成“1”、“0”和“开路”三种状态。要求与PT2262设定的状态一致
Pin7、Pin8、pin10-Pin13(D0-D5)
数据输出端,分暂存和锁存两种状态
Pin14(DI)
脉冲编码信号输入端
Pin15、Pin16(OSC1、OSC2)
外接振荡电阻,决定振荡的时钟频率
Pin17(VT)
输出端,接收有效信号时,VT端由低电平变为高电平
Pin9、Pin18(VDD,Vss)
电源+、-输入端
2.3.2  PT2262/2272编码/解码电路
       PT2262发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态,数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定,编码从输出端Dout输出。Dout输出的编码信号是调制在载波上的,通过改变15脚(OSC1)和16脚(OSC2)之间所接的电阻阻值的大小,即可改变17脚输出时钟的频率;6个数据位(D0~D5)由单片机(P20~P25)预置,同时6个地址码也由单片机(P00~P05)预置;17脚输出的信号通过左声道加入至压控振荡器(MC1648)进行调制发射出去。
PT2272的暂存功能是指当发射信号消失时,PT2272的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指,当发射信号消失时,PT2272的数据输出端仍保持原来的状态,直到下次接收到新的信号输入。PT2262和PT2272的电路原理图分别如图2.3.3和2.3.4所示。
图2.3.3  PT2262编码电路

P3.2

图2.3.4  PT2272解码电路
2.4  抗干扰措施
本系统既有低频信号,又有中频和高频信号;既有模拟信号,又有低频基带的数字(脉冲)信号和锁相环生成的各种频率的数字(脉冲)信号。它们互相交调会形成频谱很宽的内部干扰信号,加上外部各类干扰信号,特别是50Hz的市电干扰信号,是无时不有,无孔不入。这些干扰信号不仅影响音频信号的传输质量,更重要的还会影响主从站的呼叫,英文短信的传输质量,甚至造成呼叫出差错和英文短信出错误。因此,抗干扰措施必须做得很好才能保证语音信号高质量传送和呼叫信号、英文短信无误传送。
① 将发射机调制器之前音频输入级加以屏蔽,防止50Hz市电干扰和数字(脉冲)信号干扰。
② 电源隔离。模拟部分和数字部分的电源单独供电,如共用一个直流稳压电源,必须采用电感和电容去耦合。
③ 地线隔离。地线一般要粗,甚至大面积接地,除了元器件引线、电源走线、信号线之外,其余部分均作为地线。同时模拟地要与数字地分开。
④ 模数隔离。模拟部分会受数字部分的脉冲干扰影响,必须将数字部分和模拟部分分开排版,并拉开一定的距离。
⑤ 数数隔离。本系统采用了锁相环,会产生各种频率的脉冲信号。呼叫信号和英文短信也是数字信号,这两类数字信号要相互隔离,前者会干扰后者,造成呼叫或英文短信传递出差错,后者会干扰前者分频错误,从而影响它正确锁定。
⑥ 加装屏蔽线。例如线路输入线、话筒输入线。接收机鉴频/鉴相器至音频放大器之间的引线,均要加装屏蔽线。
⑦ 凡是用电解电容作为耦合元件的地方,一定要并接一个容量较小的瓷片电容,并千万注意电解电容的极性不能反接,否则会产生很大的噪声干扰。
2.5  20dB衰减器的制作
衰减器制作的关键是阻抗匹配,本设计要求输入阻抗为5.4Ω。如图2.4.1所示,采用三级衰减,第一级衰减6.02dB,二级衰减12.04dB,至第三级衰减为18.06dB。
图2.4.1  20dB衰减器电路图
3.         软件设计
鉴于单片机技术比较成熟,且开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。故设计用C语言对其编程并烧录到芯片内部,C语言表达和运算能力比较强,且具有很好的可移植性和硬件控制能力。采用KEIL51的C51编译器。KEIL Uvision2是众多单片机应用开发软件中的优秀软件之一,它支持众多不同公司的51构架的芯片,集编辑、编译、仿真等于一体,同时还支持PLM,汇编和C语言的程序设计,它的界面和常用的微软VC++的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真方面也有很强的功能。程序分为发射部分和接收部分。
3.1 软件设计和硬件设计的关系
硬件设计和软件设计是电子设计中必不可少的内容,为了满足设计的功能和指标的要求,我们必须在开始设计的时候就要考虑到硬件和软件的协调;不然不是造成硬件资源的浪费就是增加软件实现时困难和复杂程度,甚至造成信号的断层,即使硬件和软件能单独使用,却不能使它们组成的系统工作。故在设计的过程中必须考虑软硬件的处理能力以及它们的接口是否兼容,实现软硬件的信号过渡。其次设计时硬件之间应尽可能减小联系,只要把必要的信号线相连则可。这样做的优点是:首先,调试时可以减少很多不必要的麻烦,因为电路是相对独立的,故在调整电路参数值时其影响和干扰就小,在满足发射和接收模块的要求后可单独对控制模块进行调整;再者,当出现问题时检查电路就容易缩小问题的范围,使得排错效率高。由于硬件的分离,在软件的调试时就可以单独针对控制模块。
3.2 发射部分程序设计
发射部分的程序主要可分为按键处理模块、液晶显示模块、数据处理模块以及字符转换模块四大部分。主要程序流程图如图3.2.1所示。程序清单见附录4。
图3.2.1  发射部分程序流程图
3.3 接收部分程序设计
接收部分的程序主要是完成液晶显示、按键处理以及台号的转换等功能。主要程序流程图如图3.3.1所示。程序清单见附录4。
图3.3.1  接收部分程序流程图
4.         系统测试
4.1 测试使用的仪器
测试使用的仪器设备如表4.1.1所示。
 
表4.1.1  测试使用的仪器设备
序 号
名称、型号、规格
数量
备 注
1
DF-1731SC直流稳压电源
1
宁波中策电子有限公司
2
BT3C-B频率特性测试仪
1
南京无线电仪器厂
3
GDS-820C数字存储示波器
1
江苏扬中电子仪器厂
4
GFG-8216A函数信号发生器
1
江苏扬中电子仪器厂
5
ZQ4121A失真度测试仪
1
南京无线电仪器厂
6
DF1071高频信号发生器(带调制信号)
1
上海爱使电子仪器厂
7
UNI-T数字万用表
1
优德利UNIT-T有限公司
8
SP-1500A型系列等精度频率计数器
1
南京胜普电子有限公司
4.2 指标测试和测试结果
4.2.1发射部分的指标测试和测试结果
       发射部分的测试分两步进行。一是观察,它是定性测试:观察输出波形的失真和对称性,所用的仪器为40MHz以上的GDS-820C数字存储示波器,正确的观察是测量的前提,因所有其他的测试都是在输出波形对称,且不失真的条件下进行的;二是测量,它是定量测试:
(1) 输出频率准确度的测试
       采用南京南京胜普电子有限公司的SP-1500A型系列等精度频率计数器来测量频率准确度。本设计的发射频率稳定在35MHz,测试方法是控制发射部分的电源开关来控制频率的发射,每开一次就记录发射的频率值,总共记录六次不同时候发射的频率值。表4.2.1为记录表格。式4.2.1为频率准确度的计算公式。
                       (4.2.1)  
式中A为频率准确度,f1为实测频率,f0为标称频率(35MHz)。
表4.2.1  输出频率准确度记录表
标称值
(MHz)
实测频率(MHz)
平均值
(MHz)
准确度
(10-5
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
35.00000
35.00132
35.00157
35.00086
35.00168
35.00092
35.00108
35.00124
3.5
根据表中数据并计算可知,输出的频率准确度为3.5×10-5
(2) 输出频率稳定度的测试
       采用南京南京胜普电子有限公司的SP-1500A型系列等精度频率计数器来测量频率稳定度。本设计的发射频率稳定在35MHz,测试方法为以30s为单位测量不同时间的频率值并记录。表4.2.2为记录表格。式4.2.2为频率稳定度的计算公式。
                    (4.2.2)
式中B为频率准确度,fmax为变化最大频率,f0为标称频率(35MHz)。
表4.2.2  输出频率稳定度记录表
标称值
(MHz)
实测频率(MHz)
fmax(MHz)
准确度
(10-5
00s
30s
60s
90s
120s
150s
35.00000
35.00112
35.00057
35.00086
35.00068
35.00102
35.00158
35.00158
4.5
根据表中数据并计算可知,输出的频率稳定度为4.5×10-5
(3) 输出功率的测试
首先输出35MHz的正弦标称信号,使用+12V的单直流电源为功率放大器供电,如图4.2.1所示,接一个50Ω的纯电阻作为负载,用TDS1012型100MHz的数字存储示波器测出该电阻两端电压值Uopp(详细测量数据见表4.2.3),按照式4.2.3便可计算出输出功率。
图4.2.1  输出功率测试示意图
                    (4.2.3)
 
表4.2.3  功率测量数据表
测量次数
1
2
3
4
5
6
平均值
电压Uopp(V)
1.78
1.81
1.83
1.80
1.77
1.82
1.80
功率(mW)
7.92
8.19
8.37
8.10
7.83
8.28
8.10
4.2.2 接收部分的指标测试和测试结果
接收部分主要指标是接收的灵敏度、信噪比以及其镜像抑制。测试结果如表4.2.4所示。
1) 接收机灵敏度
定义
接收机的灵敏度是指在给定的音频输出信杂比下,产生标称输出功率所需要的最小信号电平。                 
                                               (4.2.4)
可得到                      
                                                        (4.2.5)
测试方法
测量电路如图4.2.2所示,将K固定在2位置。
a、调频信号发生器的载波频率为35MHz,调制频率1KHz,频偏±75KHz,接收机的音调平位,按失真最小调谐,调节音量,使其输出为标准输出功率。
b、改变输入信号电平及接收机的音量,使输出保持标准输出功率,而用滤基波法测得的信噪比达到30dB(相当于失真3%),此时的输入信号电平为使用灵敏度。
c、测量还可以在其他测量频率、频偏以及信噪比下重复进行。
图4.2.2  灵敏度、信噪比、镜像抑制测试方框图
提高灵敏度的方法
根据灵敏度定义,Po/Pno为定值,且Po要为标称功率。要减小Pi(即提高灵敏度)需从两方面想办法:一是减小系统的噪声系数NF,二是降低输入端的杂声。
多级放大器的总噪声系数计算公式如式4.2.6所示。由此可知减小系统的噪声系数NF的方法。
    (4.2.6)
显然,要降低整机的噪声系数。第一级高放是关键,要选取噪声系数特别小的,放大倍数大的,截止频率高的晶体管或场效应管作为第一级高频放大管。还要考虑输入输出的阻抗匹配。调谐回路Q值要尽量高。静态工作点要合理选取。其次是混频级,必须选择噪声系数小且增益高的器件作为混频器件。
另方面降低输入噪声Pi。高频级要选取噪声系数小的阻容件。高频头要屏蔽,防止干扰信号进入接收机输入端,外接定向天线。利用定向天线直接接收有用信号直达波。
如果在定向天线上再装一个低噪声,高增益的天线放大器,可使整机的灵敏度大大提高。这样做可以使整机的灵敏度提高至1μV左右。
2)  镜像抑制
定义
镜像抑制是指为产生相同的音频信号输出电压功率,接收机镜像频率上的输入信号与调制频率上的输入信号之比。所谓镜像频率,其示意图如下图4.2.2所示。外差式调频接收机的中频fI = fLfS =10.7MHz。其中fL为本振信号频率,fS为有用信号频率。若干扰信号频率为fN,且fN fL =fI =10.7MHz ,则fN为镜像干扰频率。
 

fN
fL
fS
10.7MHz
10.7MHz
f

图4.2.2  镜像频率示意图
测试方法
测试电路如图4.2.1所示。K固定在1位置。
a、调频信号发生器的载波频率为35MHz,调制频率1KHz,频偏±22.5KHz,输入电平小于限幅灵敏度,接收机音调窄位,按噪声最小调谐,调节音量,使输出为标准输出功率,记下此时信号发生器的输出电压U1
b、将信号发生器的频率调到镜象频率附近,并微调频率,使接收机音频输出最大,调节输入电平,使接收机的输出仍为标准输出功率,此时信号发生器的输出电压U2U1 之比,用分贝表示,即为镜象抑制。
要进一步提高镜象抑制,关键在于高放级的输入前端带通滤波器的矩形系数。也就是说要提高高放级输入回路的品质因数Q
具体做法是回路线圈最好是采用镀银铜线和选取漏电流小的回路电容。在天线与高放之间接入了LC并联谐振回路。它对提高镜象抑制是有益处的。但因输入阻抗低,回路Q值也较低,如果提高并联回路的Q值,可能难以保证频率的准确度。解决的办法有两种,一种办法就是改为与高放级的回路一样,变为可调。另一种办法就是将带通滤波器改为声表波滤波器。其效果也是可观的。
3)  信噪比
定义
信噪比:指在一定的输入信号电平下,接收机的输出端的信号电压和噪声电压之比。
                            (4.2.7)
式中 S为有用信号,D为谐波失真,N为噪声。
测试方法
用去调制法进行指标测试,测试电路如图4.2.1所示。
a、开关K先在1的位置,调频信号发生器的载波频率为35MHz。调制频率1KHz,频偏±75KHz,输入电平为70dBf,接收机音调平位,按失真最小调谐,调节音量,使输出为标称有用功率相应的电压U1
b、去调制,并将开关放到2位置。记下噪声输出电压U2U1U2之比,用分贝表示,即为信噪比。
c、测量还可以在其他输入电平、频偏以及不同的音调位置下重复进行。
提高信噪比的方法
根据信噪比的定义和式4.2.8
                                               (4.2.8)
Pi为定值的情况下,输出端信杂比取决于整机噪声系数NF和输入端噪声。但有些噪音是由低频放大器部分引入的,特别是50Hz的交流电的干扰是无孔不入的。可用示波器观测噪声的基波成分。如果基波成分为100Hz,一般来自电源部整流滤波性能欠佳,可采取加大滤波电容、加大地和电源线的面积及合理布线等措施。如果基波成分主要是50Hz,则说明50Hz交流电通过空间耦合而来,此时要采取电磁隔离的办法方能解决。
表4.2.4  接收部分参数测量
基本参数
测量条件
测试数据
单位
灵敏度
测量频率:35MHz
频偏:±75kHz
信噪比:30dB (滤基波法)
调谐方法:失真最小
输出功率:标准输出功率
音调:平直位置
10
μV
信噪比
测量频率:35MHz
频偏:±75kHz(去调制法)
调谐方式:失真最小
输出功率:标称有用功率
音调:平直位置
60
dB
镜像抑制
测量频率:88、108 MHz
取指标较差一点
频偏:±22.5kHz
调谐方法:噪声最小
输出功率:标准输出功率
音调:窄带位置
40
dB
4.3 波形观察及距离测量
波形观察采用TDS1012型100MHz的数字存储示波器,通过RS-232串口,在TDSPCS1软件中截取波形,由于软件本身存在缺陷以及串口传送中存在数据的失真,故波形相对实际显示时存在一定的误差。图4.3.1为测波形失真原理方框图;图4.3.2为载波频率的波形图;图4.3.3为调制后的波形图;图4.3.4为接收部分耳机处波形图。由图可知,从站耳机处的接收波形没有较大失真。
图4.3.1  测波形失真原理方框图
图4.3.2  载波频率的波形图
图4.3.3  调制后的波形图
 
图4.3.4  接收部分耳机处波形图
距离测量:经实际测定,在距离为20米处,接收部分能清晰地收听到发射部分发射出来的语音信号,同时也能准确的接收到并显示出发射部分发出的英文短信。
 
4.4 结果分析
在设计过程中,由于发射部分锁相环电路在对载波分频以及晶振分频时产生了不少谐波成分,对短信发送的准确度产生了很大的影响,通过分析并对电路加以改进,使得误码率达到了最低限度。对频率准确度产生影响的原因可能是选取的晶振理论值为10.24MHz,晶振的分频系数为1024倍,而实际上晶振的实际值与理论值还是存在一定的差距,所以必然对频率的稳定度和准确度有影响。同时空气中存在不可避免的电磁干扰,并且由于时间以及环境的原因无法在屏蔽室内进行收音,对接收部分的指标和接收效果也有影响。
 
5.         结论
本设计分发射和接收两大部分,主站(发射部分)负责发送语音信号、数据传送以及对从站的选择;从站(接收部分)负责接收语音信号、数据接收和从站对主站群呼或单发的响应;采用锁相环式频率合成器技术输出35MHz的载波信号,频率稳定度和准确度均达到了10-5;超大规模AM/FM立体声收音集成芯片CXA1238S作为接收部分的主体,接收部分的信噪比、灵敏度和镜像抑制均达到了国家标准。采用PT2262/2272编码/解码电路实现了数据传输业务以及对台号的选择等功能;对增加传输距离和提高系统波形失真进行了仔细的研究和实验,使这两项技术指标满足了设计要求。音频输入和数据输入可自动转换;液晶显示界面友好,输入采用自制键盘输入,便于操作。本系统所完成情况见表5.1.1所示。
 
 
 
表5.1.1  系统完成情况
序 号
具体要求
实现情况
1
 
 
 
发射频率为30~40MHz之间传送一语音信号,发射峰值功率不大于20mW,输入采用话筒和线路输入
全部完成,发射频率为35MHz,输出功率为19.59mW
2
 
制作一从站,接收频率和主站对应,采用电池组供电,用耳机收听语音信号
全部实现,且收听语音信号清晰
3
传送信号为300Hz~3400Hz的正弦波时,去掉收、发天线,加一20dB衰减器连接主、从站,观察从站耳机处的接收波形是否失真
全部完成,波形无明显失真情况
4
主、从站距离不小于5米
实现
5
收发天线采用拉杆或导线,小于等于1米
完成,拉杆天线0.95米
6
 
 
 
从站扩展至8个(制作一个),构成一点对多点的单工无线呼叫系统,从站号码可改变,主站具有拨号选呼和群呼功能
全部实现
从站为8个(实际制作一个)
7
增加英文短信的数据传输业务,实现主站发送从站接收显示功能
全部实现
 
8
发射功率不大于20mW时,尽可能加大主、从站之间的距离
发射功率为19mW时,发射距离大于20米
9
其  他
接收短信时,有声音提示及LED显示;
利用MATLAB进行仿真算出天线阻抗
 
参考文献
1. 高吉祥主编,黄智伟、陈和、胡见堂等编著.高频电子线路[M].北京:电子工业出版社,2003年第1版
2. 高吉祥主编,高天万副编,陈和,朱卫华等编著.模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社,2004年第1版
3. 黄智伟主编,王彦,陈文光,朱卫华等编著.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社,2005年第1版
4. 谢自美主编,阎树兰,赵云娣,朱如琪等编著.电子线路设计·实验·测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2002年第2版
5. 全国大学生电子设计竞赛湖北赛区组委会.电子系统设计实践[M].湖北:华中科技大学出版社,2005年第1版
6.郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社1995年第2版
7. 童诗白.华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2001年第3版
 
附录1 使用说明
发射部分主要是对按键的操作,表5.1.1为按键功能定义图。
表5.1.1  按键功能定义图
ENT
z
s
l
e
7
0
Clear
SP
t
m
f
8
1
 
u
n
g
9
2
 
v
o
h
a
3
 
CALL
w
p
i
b
4
 
DATA
x
q
j
c
5
 
NO.
y
r
k
d
6
其中,CALL键为呼叫方式选择,DATA为业务类型选择,NO.为从台地址选择,ENT为确认键,Clear为清屏键。当系统要发送语音信号时,先按DATA键选择业务类型为语音,再按确认键;要发送短信时,先按DATA键选择业务类型为短信,输入短信内容,再按确认键发送;系统要群发或单发时,先按CALL键选择呼叫方式为群发或单发,如果是单发,则再按NO.键,再输入台号,其后按ENT确认即可。
接收部分有一个四位拨盘开关,0000为群收,1000为一号台,0100为二号台,1100为三号台,0010为四号台,1010为五号台,0110为六号台,1110为七号台,0001为八号台。
 
附录2主要元器件清单
主要元器件清单见表1所示。
表1  主要元器件清单
序号
名称或型号
数量
备注
封装
1
MC145152
1
压控振荡器
DIP
2
MC1648
1
鉴相器
DIP
3
MC12022
1
高速分频
DIP
4
LM386
2
音频放大
DIP
5
AT89S52
2
单片机
DIP
6
LM386
2
运放
DIP
7
CXA1238
1
收音芯片
DIP
8
V149
2
变容二极管
——
9
10.7MHz陶瓷滤波器
1
滤波器
3脚
10
12M晶振
3
——
——
11
话筒
1
——
——
12
耳机
1
——
——
13
继电器
1
——
——
14
PT2262
1
编码器
DIP
15
PT2272-M6
1
解码器
DIP
 
附录3电路原理图及印制板图
1、电路原理图
电路原理图分发射部分调制电路图(见附录2图1)、发射部分按键控制电路图(见附录2图2)、接收部分收音电路图(见附录2图3)、接收部分控制电路图(见附录2图4)。
(a)  压控振荡器电路
 
(b)  发射部分电源电路
 
(c)  锁相环电路
附录3图1  发射部分调制电路图
 
 
附录3图2  发射部分按键控制电路图
 
 
(a)  音频功率放大电路
 
 
 
 
(b) 收音电路图
附录3图3  接收部分收音电路图
 
 
 
 
附录3图4  接收部分控制电路图
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2、印制板图
印制板图分发射部分调制部分印制板图(见附录3图1)、发射部分控制部分印制板图(见附录3图2)、接收部分收音部分印制板图、(见附录3图3)、接收部分控制部分印制板图(见附录3图4)。
 
 
 
 
附录3图1  发射部分调制部分印制板图
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
附录3图2  发射部分控制部分印制板图
 
 
 
 
 
 
 
 
附录3图3  接收部分收音部分印制板图
 
 
 
附录3图4  接收部分控制部分印制板图
 
 
 
附录4程序清单
发射部分程序清单:
/*------文件信息-------------*/
文件名:fashe.C
功  能:完成读按键以及各种控制功能的实现。
最后修改时间:2005年9月10日
/*-----------------------------------/
/**********按键定义********/
/*1-39字符键              */
/*36键:呼叫方式选择 state2*/
/*41键:业务类型选择      */
/*42键:从台选择          */
/*43键:确认键            */
/*44键:清零              */
/*45键:退格键            */
/**************************/
#include<at89x51.h>
#define uchar unsigned char
#define te  P0_1
#define p30 P3_0
#define p31 P3_1
#define p32 P3_2
#define p33 P3_3
#define p34 P3_4
#define p35 P3_5
#define p36 P3_6
#define p00 P0_0
#define std P3_7
#define clk P1_7
uchar code zifu1[4]={"群呼"};
uchar code zifu2[4]={"选呼"};
uchar code zifu3[4]={"短信"};
uchar code zifu4[4]={"语音"};
uchar code zifu5[10]={"业务类型:"};
uchar code zifu6[10]={"呼叫方式:"};
uchar code zifu7[39]={"0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz ,."};
uchar zifu8[18]={36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36,36};
uchar state,state1,state2,state3,state4;
uchar address1=0;
bit keyon,keyoff;
bit key1 ,key2 ,key3 ,key4 ,key5 ,
key6 ,key7 ,key8 ,key9 ,key10,
key11,key12,key13,key14,key15,
key16,key17,key18,key19,key20,
key21,key22,key23,key24,key25,
key26,key27,key28,key29,key30,
key31,key32,key33,key34,key35,
key36,key37,key38,key39,key40,
key41,key42,key43,key44,key45,
key46,key47,key48,key49;
void delay(uchar v)
{while(v!=0)v--;}
delay1(unsigned int v)
{while(v--) delay(200); }
/***********通过串行方式对液晶进行写操作************/
void write(uchar com,bit rs)     //当rs=1时,写数据;当rs=0时,写指令
{uchar i=0;
uchar data1;
data1=com;
std=1;
for(i=0;i<5;i++)  //同步数据,发送5个'1';
{ clk=0; clk=1; }
std=0; clk=0; clk=1; std=rs; clk=0;
clk=1; std=0; clk=0; clk=1;
for(i=0;i<4;i++)
{if(data1&0x80) { std=1; }
else std=0; clk=0; clk=1;
data1=data1<<1; }
std=0;
for(i=0;i<4;i++)
{ clk=0; clk=1;  }
for(i=0;i<4;i++)
{if(data1&0x80)
{ std=1; }
else std=0; clk=0; clk=1;
data1=data1<<1; }
std=0;
for(i=0;i<4;i++)
{ clk=0; clk=1; }delay(100); }
/***********液晶初始化**************/
void initial_lcd(void)
{ write(0x30,0);
write(0x01,0);
write(0x06,0);
write(0x0c,0);
}
/************按键扫描*********/
void key_scan()
{keyon=0;delay(250);delay(250);delay(250);delay(250);delay(250);
delay(250);delay(250);delay(250);delay(250);delay(250);P1=0xbf;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key1=1; }}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key2=1; }}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key3=1; }}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key4=1; }}
if(p32==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key5=1; }}
if(p31==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key6=1; }}
if(p30==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key7=1; }}
P1=0xdf;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key8=1; }}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key9=1; }}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key10=1;}}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key11=1;}}
if(p32==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key12=1;}}
if(p31==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key13=1;}}
if(p30==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key14=1;}}
P1=0xef;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key15=1;}}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key16=1;}}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key17=1;}}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key18=1;}}
if(p32==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key19=1;}}
if(p31==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key20=1;}}
if(p30==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key21=1;}}
P1=0xf7;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key22=1;}}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key23=1;}}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key24=1;}}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key25=1;}}
if(p32==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key26=1;}}
if(p31==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key27=1;}}
if(p30==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key28=1;}}
P1=0xfb;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key29=1;}}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key30=1;}}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key31=1;}}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key32=1;}}
if(p32==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key33=1;}}
if(p31==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key34=1;}}
if(p30==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key35=1;}}
P1=0xfd;
if(p36==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key36=1;}}
if(p35==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key37=1;}}
if(p34==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key38=1;}}
if(p33==0){if(state3==1){keyon=1;keyoff=1;key39=1;}}
if(p32==0){keyon=1;keyoff=1;key40=1;}
if(p31==0){keyon=1;keyoff=1;key41=1;}
if(p30==0){keyon=1;keyoff=1;key42=1;}
P1=0xfe;
if(p36==0){keyon=1;keyoff=1;key43=1;}
if(p35==0){keyon=1;keyoff=1;key44=1;}
if(p34==0){keyon=1;keyoff=1;key45=1;}
if(p33==0){keyon=1;keyoff=1;key46=1;}
if(p32==0){keyon=1;keyoff=1;key47=1;}
if(p31==0){keyon=1;keyoff=1;key48=1;}
if(p30==0){keyon=1;keyoff=1;key49=1;}
}
void send(uchar a)  {uchar b;
b=a; b=b<<2; P2=b&0x3c; p00=0;
delay1(100); p00=1; delay1(100);
delay1(200); b=a; b=b>>2;
P2=b&0x3c; p00=0; delay1(100);
p00=1; delay1(100);
delay1(200);} void duanxin()
{if(state==1)
{if(address1<16)
{zifu8[address1]=state1;
address1++;
write(zifu7[state1],1);}
state=0;}}
/***********按键处理************/
void keyprocess()
{uchar i;uchar c;while(keyoff)
{key_scan();if(keyon==0)
{if(key1==1){state1=0;state=1;duanxin();key1=0;}
if(key2==1){state1=1;state=1;duanxin();key2=0;}
if(key3==1){state1=2;state=1;duanxin();key3=0;}
if(key4==1){state1=3;state=1;duanxin();key4=0;}
if(key5==1){state1=4;state=1;duanxin();key5=0;}
if(key6==1){state1=5;state=1;duanxin();key6=0;}
if(key7==1){state1=6;state=1;duanxin();key7=0;}
if(key8==1){state1=7;state=1;duanxin();key8=0;}
if(key9==1){state1=8;state=1;duanxin();key9=0;}
if(key10==1){state1=9;state=1;duanxin();key10=0;}
if(key11==1){state1=10;state=1;duanxin();key11=0;}
if(key12==1){state1=11;state=1;duanxin();key12=0;}
if(key13==1){state1=12;state=1;duanxin();key13=0;}
if(key14==1){state1=13;state=1;duanxin();key14=0;}
if(key15==1){state1=14;state=1;duanxin();key15=0;}
if(key16==1){state1=15;state=1;duanxin();key16=0;}
if(key17==1){state1=16;state=1;duanxin();key17=0;}
if(key18==1){state1=17;state=1;duanxin();key18=0;}
if(key19==1){state1=18;state=1;duanxin();key19=0;}
if(key20==1){state1=19;state=1;duanxin();key20=0;}
if(key21==1){state1=20;state=1;duanxin();key21=0;}
if(key22==1){state1=21;state=1;duanxin();key22=0;}
if(key23==1){state1=22;state=1;duanxin();key23=0;}
if(key24==1){state1=23;state=1;duanxin();key24=0;}
if(key25==1){state1=24;state=1;duanxin();key25=0;}
if(key26==1){state1=25;state=1;duanxin();key26=0;}
if(key27==1){state1=26;state=1;duanxin();key27=0;}
if(key28==1){state1=27;state=1;duanxin();key28=0;}
if(key29==1){state1=28;state=1;duanxin();key29=0;}
if(key30==1){state1=29;state=1;duanxin();key30=0;}
if(key31==1){state1=30;state=1;duanxin();key31=0;}
if(key32==1){state1=31;state=1;duanxin();key32=0;}
if(key33==1){state1=32;state=1;duanxin();key33=0;}
if(key34==1){state1=33;state=1;duanxin();key34=0;}
if(key35==1){state1=34;state=1;duanxin();key35=0;}
if(key36==1){state1=35;state=1;duanxin();key36=0;}
if(key37==1){state1=36;state=1;duanxin();key37=0;}
if(key38==1){state1=37;state=1;duanxin();key38=0;}
if(key39==1){state1=38;state=1;duanxin();key39=0;}
if(key44==1)                         //清零
{if(state3==1)
{for(i=0;i<18;i++)zifu8[i]=36;write(0x88,0);
for(i=0;i<16;i++)write(' ',1);
write(0x88,0);}
key44=0;}
if(key40==1)
{if(state3==0)
{state2++;                           //呼叫方式
if(state2==2){state2=0;state4=0;}if(state2==1)
{state4=1;write(0x85,0);for(i=0;i<4;i++)
write(zifu2[i],1);                      //选呼
write('1',1);}
else {state4=0;write(0x85,0);for(i=0;i<4;i++)
write(zifu1[i],1);                      //群呼
write(' ',1);
}}
key40=0;}
if(key41==1){address1=0;
state3++;                           //业务类型
for(i=0;i<18;i++)zifu8[i]=36;write(0x88,0);
for(i=0;i<16;i++)write(' ',1);write(0x88,0);
if(state3==2)state3=0;if(state3==1)
{write(0x95,0);for(i=0;i<4;i++)
write(zifu3[i],1);                     //短信
write(0x88,0);}
else {write(0x95,0);for(i=0;i<4;i++)
write(zifu4[i],1);                     //语音
write(0x88,0);for(i=0;i<16;i++)write(' ',1);
for(i=0;i<18;i++)zifu8[i]=36;}key41=0;}
if(key42==1){if(state3==0){if(state2==1)
{state4++;                          //从站选择
if(state4==9)state4=1;write(0x87,0);write(0x30+state4,1);}}
key42=0;}if(key43==1)
{zifu8[16]=state4;zifu8[17]=0;for(c=0;c<18;c++)
send(zifu8[c]);key43=0;}keyoff=0;}}}
void main(){uchar n;initial_lcd();write(0x80,0);
delay1(100);delay1(100);delay1(100);delay1(100);delay1(100);delay1(100);
for(n=0;n<10;n++)write(zifu6[n],1);
for(n=0;n<4;n++)write(zifu1[n],1);
write(0x90,0);
for(n=0;n<10;n++)write(zifu5[n],1);
for(n=0;n<4;n++)write(zifu4[n],1);
while(1)
{key_scan();keyprocess();}}
 
接收部分程序清单:
/*------文件信息-------------*/
文件名:jieshou.C
功  能:完成数据接收。
最后修改时间:2005年9月10日
/*-----------------------------------/
#include<absacc.h>
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uint  unsigned int
#define uchar unsigned char
#define led RD
#define key_rec T1
#define BUZZER INT0
 
uchar  data_com,data_show;
uchar dat1,dat2,dat3,dat4,dat5;
uchar a,b;
long temp1,temp0;
uint c=0;
sbit led_1=P2^7;
sbit led_2=P2^5;
sbit led_3=P2^6;
sbit led_4=P2^4;
sbit led_5=P2^3;
sbit led_6=P2^2;
sbit led_7=P2^1;
sbit led_8=P2^0;
sbit CS1=P1^0;
sbit CS2=P1^1;
sbit CS3=P1^2;
sbit clk_adc=P0^0;
sbit dout_adc=P0^1;
sbit lcd_data=P0^6;
sbit lcd_rw=P0^5;
sbit lcd_clk=P0^4;
sbit P00=P0^0;
sbit P01=P0^1;
sbit P11=P1^1;
sbit P32=P3^2;
uchar  code order[4]={0x38,0x01,0x06,0x0C};
uint second,minute;
long t0count;
char da_data,i;
uchar code led_segment[13]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x0,0xFF,0x7F};
uchar shift,temp,massage_num,num;
uchar massage[48]={4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2,4,2};
uchar aa[9]={0,0,0,0,0,0,0,0};
delay(uint v)
{ while(v--);}
delay1(uint v)
{ while(v--) delay(200);}
write_com (uchar data_com)
{lcd_rw=0;lcd_data=0;lcd_clk=1;
 P2=data_com; delay(500);lcd_clk=0;}
/************液晶写数据程序*************************/
write_data(uchar data_show)
{lcd_rw=0;lcd_data=1;lcd_clk=1;
P2=data_show;
delay(500);lcd_clk=0;
//if(P11==1)aa[5]=1;}
/***********液晶初始化程序***************************************/
init_lcd(void)
{write_com(order[0]);
write_com(order[1]);
write_com(order[2]);
write_com(order[3]);}
lcd_set_display(char cursor_shift)
{ uchar bb;
write_com(0x0D);
write_com(0x88);
// for(c=0;c<8;c++)
// write_data(data1[c]);
bb=massage[34]+massage[35]*16;
write_data((P0&0x0F)+0x30);write_com(0xC0);
if((P0&0x0F)==bb||(bb==0))
{for(c=2;c<34;)
{bb=massage[c]+massage[c+1]*16;
if(bb>=10) bb=bb+39;
if(bb==75) write_data(32);else if(temp0)
write_data(bb+0x30);
c++;c++;}}else
for(c=2;c<34;){if(temp0) write_data(32);c++;
c++;}}main()
{delay(100);IT0  = 1;
EX0  = 1;/*允许外部中断0的中断*/
shift=0;EA=1;num=1;massage_num=0;
init_lcd();temp=0;temp0=0;INT1=0;
while(1)
{if(INT0==1)
{delay1(10);
massage[shift]=P1&0x0F;}
lcd_set_display(2);}}
INT_0 () interrupt 0 using 1
{shift++;if(shift==2)temp0=0;
if(shift==36)
{shift=0;temp0=1;}}
 
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