多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文

畢業(yè)論文多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)題目：多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)摘要：本系統(tǒng)分三個模塊構(gòu)成：一主接收機，兩個發(fā)射機。主要以89S52為控制及數(shù)據(jù)編碼，以FSK為調(diào)制方式，利用無線傳輸文字和語音數(shù)據(jù)，采用LCD顯示、單片機數(shù)據(jù)存儲器存儲，具有多功能傳輸與存儲功能。關(guān)鍵詞：89S52FSK調(diào)制LCD顯示一方案比較載波生成比較題目要求載波穩(wěn)定度高，真正實現(xiàn)到可以有以下方法方案一：利用晶體振蕩，Ｑ值晶體震蕩電路可以實現(xiàn)，不過使用太高頻率的晶振仍然不夠理想，同時高Ｑ值晶振并不好購買，并且在一定的范圍內(nèi)頻率不容易改變。方案二：采用LC壓空振蕩器，利用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生高穩(wěn)定載波，可采用MC145152來實現(xiàn)1-50MHZ足夠，而且可以使載波達(dá)到很高穩(wěn)定度，但是進(jìn)入MC145152的基準(zhǔn)頻率要經(jīng)過前置分頻而使可控制的頻率降低導(dǎo)致傳輸速率達(dá)不到題目所給要求，如果基準(zhǔn)頻率頻率太高M(jìn)C145152所集成的鑒相器達(dá)不到鑒頻要求。方案三：也可利用混頻技術(shù)，使用較高頻率用MC1496模擬乘法器與從同一晶振產(chǎn)生的兩個不太高的頻率混頻選出上限頻率。頻率穩(wěn)定度也能達(dá)到。但是給選用接收方案帶來困難。方案四：用RC壓控振蕩產(chǎn)生高穩(wěn)定載波，集成芯片有CD4046和NE564，CD4046頻率太低，上限頻率最高才1.2MHZ，不利于發(fā)送，且傳輸數(shù)據(jù)慢。NE564可以達(dá)到幾十MHZ足可以滿足要求。最后選用RC壓空振蕩為下一步直接FSK調(diào)制用。數(shù)據(jù)發(fā)生器設(shè)計比較方案一：專用編碼可用專用編碼芯片進(jìn)行文字，語音和圖象編碼，但是同時處理這些數(shù)據(jù)給單片機帶來負(fù)擔(dān)過重，單片機還要處理別的數(shù)據(jù)。所以不采用此方案。方案二：簡單4*4鍵盤與單片機組成數(shù)據(jù)編碼4*4鍵盤簡單可實行，在有限時間內(nèi)完成題目要求，進(jìn)而改善發(fā)揮部分。調(diào)制方法比較對于大多數(shù)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)來說，由于數(shù)字基帶信號往往具有豐富的低頻成分，而實際的通信信道又具有帶通特性，有不少信道都不能直接傳送基帶信號，而必須用基帶信號來控制高頻載波的某些參量，這種把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制，反之，稱為數(shù)字解調(diào)。我們把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制，把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字信號的頻帶傳輸系統(tǒng)或數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。在二進(jìn)制時有振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）調(diào)制方式。

FSK調(diào)制原理

圖1其內(nèi)部電原理圖如圖:圖21）在圖1（a）中，A1（LIMITER）為限幅放大器，它主要由原理圖中的Q1~Q5及Q8，Q7組成。Q1~Q5組成PNP，NPN互補的共集—共射組合差分放大器，由于Q2，Q3負(fù)載并聯(lián)有肖特基二極管D1，D2，故其雙端輸出電壓被限幅在2VD=0.3~0.4v左右。因此可有效消除FM信號輸入時，干擾所產(chǎn)生的寄生調(diào)幅。Q7，Q8為射極輸出差放，以作緩沖，其輸出信號送鑒相器。(a)NE564內(nèi)部框圖(b)NE564管腳分布圖2）鑒相PD（PHASECOMPARATOR）采用普通雙差分模擬相乘器，由壓控振蕩器反饋過來的信號從外部由③端輸入。另外由②端去改變雙差分電路的偏置電流，控制鑒相器增益，從而實現(xiàn)環(huán)路增益控制。3）壓控振蕩器VCONE564的壓控振蕩器是一改進(jìn)型的射極定時多諧振蕩器。主電路由Q21，Q22與Q23，Q24組成。其中Q22，Q23兩射極通過⑿，⒀端外接定時電容Ct，Q21，Q24兩射極分別經(jīng)電阻R22，R23接電源Q27，Q25。Q26也為電流源。Q17，Q18為控制信號輸入緩沖級。接通電源，Q21，Q22與Q23，Q24雙雙輪流導(dǎo)通與截止，電容Ct周期地充電與放電，于是Q22，Q23集成極輸出極性相反的方形脈沖。根據(jù)特定設(shè)計，固有振蕩頻率為其中R20=100Ωf0為VCO振蕩頻率圖2鎖相環(huán)內(nèi)部電原理圖4）輸出放大器A2（AMPLIFIER）與直流恢復(fù)電路A2與直流恢復(fù)電路是專為解調(diào)FM信號與FSK信號而設(shè)計的。輸出放大器A2由Q37，Q38，Q39組成，顯然這是一恒流源差分放大電路，來自鑒相器的誤差電壓由④，⑤端輸入，經(jīng)緩沖后，雙端送入A2放大。直流恢復(fù)電路由Q42，Q43，Q44等組成，電流源Q40作Q43的有源負(fù)載。若環(huán)路的輸入為FSK信號——即頻率在f1與f2之間周期性跳變的信號，則鑒相器的輸出電壓A2放大后分兩路，一路直接送施密特觸發(fā)器的輸入，另一路送直流恢復(fù)電路Q42基極，由于Q43集電極通過⒁端外接一濾波電容，故直流恢復(fù)電路的輸出電壓就是一個平均值——直流。這個直流電壓VREF再送施密特觸發(fā)器另一輸入端就作為基準(zhǔn)電壓。若環(huán)路的輸入為FM信號，那么在鎖定狀態(tài)，⒁端的電壓就是FM解調(diào)信號。605）施密特觸發(fā)器（POSTDETECTIONPROCESSOR）施密特觸發(fā)器是專為解調(diào)FSK信號而設(shè)計的，其作用就是將模擬信號轉(zhuǎn)換成TTL數(shù)字信號。直流恢復(fù)輸出的直流電壓基準(zhǔn)VREF（經(jīng)R26到Q49基極）與被A2放大了的誤差電壓Vdm分別送入Q49和Q50的基極，Vdm與VREF進(jìn)行比較，當(dāng)Vdm>VREF時，則Q50導(dǎo)通，Q49截止，從而迫使Q54截止，Q55導(dǎo)通，于是⒃端輸出低電平。當(dāng)Vdm<VREF時，Q49導(dǎo)通Q50截止，從而迫使Q54導(dǎo)通Q55截止，⒃端輸出高電平。通過⒂端改變Q52的電流大小，可改變觸發(fā)器上下翻轉(zhuǎn)電平，上限電平與下限電平之差也稱為滯后電壓VH。調(diào)節(jié)VH可消除因載波泄漏而造成的誤觸發(fā)而出現(xiàn)的FSK解調(diào)輸出，特別是在數(shù)據(jù)傳輸速率比較高的場合，并且此時⒁端濾波電容不能太大。NE564的主要參數(shù)如下：NE564的最高工作頻率為50MHz，最大鎖定范圍達(dá)±12%f0，輸入阻抗大于50kΩ，電源工作電壓5—12V，典型工作電壓為5V，典型工作電流為60mA，最大允許功耗為40mV；在頻偏為±10%，中心頻率為5MHZ時，解調(diào)輸出電壓可達(dá)140mVp-p。輸入信號為有效值大于或等于200mVRms。2、NE564基本應(yīng)用電路如圖3其中IC71及其外圍器件組成FM鎖相解調(diào)電路，在鎖相解調(diào)電路中，信號從第6腳經(jīng)交流耦合輸入，2腳作為壓控振蕩器增益控制端，12腳和13腳外接定時電容，通過組合使分別振蕩在5MHz和20.945MHz上，從14腳輸出調(diào)制信號NE564的12腳和13腳跨接定時電容C，C的由下列算式確定。則當(dāng)f0=1MHz時C≈625pFf0=2MHz時C≈312pFf0=4MHz時C≈156pFf0=5MHz時C≈125pFf0=8MHz時C≈78pFf0=16MHz時C≈39pFf0=20.945MHz時C≈29pFf0=32MHz時C≈20pF在實際電路中，由于分布電容的存在應(yīng)比計算值偏小。__b本系統(tǒng)具體應(yīng)用采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集利用鍵盤采集，通過單片機89S52編碼之后傳輸；鍵盤采集數(shù)據(jù)采用一次按鍵技術(shù)，讓按鍵按下的一次只產(chǎn)生一次動作；并且這次動作是在按鍵彈起的是候產(chǎn)生，防止按鍵的誤動作。數(shù)據(jù)編碼實現(xiàn)從鍵盤采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機處理，給數(shù)據(jù)加上數(shù)據(jù)地址和校驗位，降低收發(fā)數(shù)據(jù)誤碼，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。FSK調(diào)制設(shè)計NE564調(diào)制電路及頻率調(diào)節(jié)5帶通濾波器為了接受擴展至37-48MHZ，同時由于上下截止頻率之比為48MHZ/37MHZ=1.30，因此必須在輸入端設(shè)計一個帶通濾波器，這個濾波器性能的好壞將影響接收信號，為了有效地減少頻譜混疊失真和提高信噪比，本帶通濾波器采用切比雪夫濾波器。該濾波器的特點是：其逼近誤差峰值在一個規(guī)定的頻段上為最小，而且是等波紋的，即誤差在極大值和極小值之間擺動。在設(shè)計過程中，濾波器各元件值都采取歸一化值除以MHZ為單位的截止頻率（邊界頻率）fc的值。設(shè)計時，我們確定了低通濾波器的諧波頻率衰減值以及高通濾波器的次諧波頻率衰減值，同時還確定了該濾波器的最大容許通頻帶波紋值和駐波比（SWR）。在計算電容值很接近電容器的標(biāo)準(zhǔn)化值時，我們選用標(biāo)準(zhǔn)化值的電容器。當(dāng)計算值與標(biāo)準(zhǔn)化值相差較大時，我們用固定值的云母銀電容器和云母壓縮微調(diào)電容器并聯(lián)使用。具體電路圖如下圖（2）所示：接受處理數(shù)據(jù)89S52處理單片機89S52從FSK解調(diào)端接收到發(fā)射端經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)后，利用軟件將數(shù)據(jù)頭地址和校驗位去掉，得到原數(shù)據(jù)LCD顯示界面a界面1樣機1：樣機1：數(shù)據(jù)顯示區(qū)數(shù)據(jù)顯示區(qū)文字滾動區(qū)文字滾動區(qū)b界面2樣機2：樣機2：數(shù)據(jù)顯示區(qū)數(shù)據(jù)顯示區(qū)文字滾動區(qū)文字滾動區(qū)電源設(shè)計模塊電池供電DC—DC變化，用MC34063軟件設(shè)計電源，在電池供電同時改變電壓以給各個模塊供電，解決交流高電壓供電整流過程對信號的干擾。提高系統(tǒng)穩(wěn)定度。三軟件設(shè)計1、接收和發(fā)射軟件設(shè)計否是否是2、整體設(shè)計方框圖a發(fā)射機1設(shè)計發(fā)射發(fā)射高頻放大FSK數(shù)據(jù)調(diào)制98S52編碼及串口數(shù)據(jù)輸出4*4鍵盤高頻放大FSK數(shù)據(jù)調(diào)制98S52編碼及串口數(shù)據(jù)輸出4*4鍵盤發(fā)射高頻放大FSK數(shù)據(jù)調(diào)制98S52編碼及串口數(shù)據(jù)輸出4*4鍵盤b發(fā)射機2設(shè)計發(fā)射高頻放大FSK數(shù)據(jù)調(diào)制98S52編碼及串口數(shù)據(jù)輸出4*4鍵盤C接收機設(shè)計89S52接到數(shù)據(jù)后處理89S52接到數(shù)據(jù)后處理LCD顯示發(fā)送樣機和所發(fā)送的數(shù)據(jù)FSK解調(diào)數(shù)據(jù)輸出LCD顯示發(fā)送樣機和所發(fā)送的數(shù)據(jù)FSK解調(diào)數(shù)據(jù)輸出小信號放大接收信號接收信號四系統(tǒng)調(diào)試主要調(diào)試過程aFSK調(diào)制解調(diào)調(diào)試用信號源給NE564數(shù)據(jù)，NE564調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)射。接收端接收并解調(diào)出數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù)記錄并計算錯碼率。記錄數(shù)據(jù)如下|：發(fā)送數(shù)據(jù)（/S）1002005001K2K10K50K100K500K接受數(shù)據(jù)（/S）1002005001K2K10K50K100K500K誤碼數(shù)000000001bLCD顯示調(diào)試主要解決顯示亂碼問題：顯示的時候一般有亂碼；解決的辦法是加延時和查忙標(biāo)志位c、測試儀器測試儀器包括TDS1002雙通道示波器，EET1461型DDS合成信號發(fā)生器、SG1640B函數(shù)信號發(fā)生器，WYK-302B2直流穩(wěn)壓源。以及軟件硬仿時的仿真器KeiluVision2，自制編程器AT89S52。五系統(tǒng)測試結(jié)果１實際測試結(jié)果與題目要求對比項目題目要求實際完成情況發(fā)揮說明1載頻穩(wěn)定度高于10-6已完成2發(fā)送距離：不小于10米（發(fā)送功率不大于10mW時）優(yōu)于題目要求3發(fā)送模塊數(shù)：大于等于2以完成4數(shù)據(jù)傳輸率：每個發(fā)送模塊不小于1kbps優(yōu)于題目要求5誤碼率：不大于10-7以完成6從站使用干電池供電，主站不做要求優(yōu)于題目要求7增加發(fā)送模塊數(shù)以完成8增加發(fā)送距離（不增加發(fā)送功率的前提下）以完成9降低發(fā)送端功耗，以適應(yīng)電池供電以完成２發(fā)揮部分介紹從主站都采用電池供電。數(shù)據(jù)傳輸率高。六前景展望在現(xiàn)今時代已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字時代，數(shù)字傳輸?shù)臄?shù)據(jù)抗干擾能力強、準(zhǔn)確率高；可以用來傳輸各種信號，如果進(jìn)一步改進(jìn)加上編碼譯嗎芯片完全可以用來傳遞文字信號、視頻信號、聲音信號。七總結(jié)在這次比賽中充分展示了團(tuán)對精神，也進(jìn)一步鍛煉了自己，同時也學(xué)到了許多知識。總感覺時間緊張，如果時間再長我們相信自己的作品會更加完美。在此也感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及組織這次比賽的各位老師給了我們鍛煉的機會，豐富我們大學(xué)生活，開拓了知識視野，增強了我們動手動腦的能力，激發(fā)了們對科學(xué)知識探索的興趣。備注：１參考資料：1、《高頻電路設(shè)計與制作》科學(xué)出版社[日]鈴木憲次2、《LC濾波器設(shè)計與制作》科學(xué)出版社[日]森榮二3、《新編電子電路大全—通用模擬電路》中國計量出版社中國計量出版社組編4、《新編電子電路大全—通信電路》中國計量出版社中國計量出版社組編5、《實用遙控電路》人民郵電出版社肖景和趙健6、《高頻電子線路》哈爾濱工程大學(xué)出版社陽昌漢7、《全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編（2003年）》北京理工大學(xué)出版社全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會編8、電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）謝自美主編9、單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計（第三版）馬忠梅籍順心張凱馬巖編著10、高頻電路原理與分析（第三版）曾興雯劉乃安陳健編著11、單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用余永權(quán)汪明慧黃英編著12、數(shù)字通信、音像集成電路手冊馮熙昌編2、部分程序附載//kbscan(void)鍵掃描函數(shù)ucharkbscan(void){ucharsccode,recode;P1=0xf0; /*發(fā)全"0"行掃描碼，列線輸入*/if((P1&0xf0)!=0xf0) /*若有鍵按下*/{delays(); /*延時去抖動*/if((P1&0xf0)!=0xf0){old=0x01;sccode=0xfe; /*逐行掃描初值*/whi