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单向数据通讯系统 摘要 设计采用ASK调制方式对传输信号进行调制，并用包络检波对调制信号进行解调，通过同轴电缆进行传输，能很好的实现数据通信。发射部分接收部分由PIC单片机控制，能够对0~5V的直流输入电压进行实时显示，完成对正弦信号的采样和数据的复接控制。接收部分由凌阳单片机控制，控制数据的复接，能精确的恢复和显示输入的直流电压，对正弦波也能恢复。 一、方案论证与比较 1．主控芯片的选择 方案一：采用传统的AT89S52作为发射部分和接收部分的控制核心。51单片机具有价格低廉使用简单等特点，但其运算速度比较低，功能比较单一，内部没有A/D、D/A，要实现模拟量数字量间的转换须要外接A/D、D/A转换芯片，电路和控制比较复杂。 方案二：采用16位单片机SPCE061A作为控制核心。SPCE061A单片机是16位超低功耗单片机，片内有10位A/D转换器，10位D/A转换器，CPU时钟高达49.152MHz，且价格低廉，还特别具有一套精简、高效的指令系统和类似于DSP的硬件内积运算功能。资源丰富，指令周期短，工作速度快，低功耗，低电压，可在线下载，调试方便。但A/D转换的参考电压最高只有3.3V，不能满足题目0~5V的输入电压的模数转换。 方案三：采用PIC单片机作为控制核心。PIC是一款功能强大的单片机，它采用精简指令系统，哈佛总线结构，运算速度快，开发方便。它内部有一个10位的A/D转换器，但没有D/A，无法直接把接收到的数字信号变换为模拟信号。 综上所述，可采用PIC单片机和SPCE061A单片机相结合的办法来对系统进行控制。在发送端采用PIC单片机来实现模数转换，数据复接，调制控制和信号的发送。在接收端采用凌阳单片机来实现解调、数据的分接和数模转换。 2．数字调制系统的实现 方案一：采用FSK调制。FSK是数字通信中用得比较广泛的一种方式。它性能比稳定，抗噪声比较好，常用于中、低速数据传输中，但它占用的带宽。 方案二：采用PSK调制。PSK常用于高速数字通信系统中，它误码率低，抗噪声性强，但解调设备比较复杂。 方案三：采用ASK调制。ASK调制比较简单，实现起来比较容易，它占用的带宽比较小，但抗噪声性能比较差。 由于题目要求码速率≤256Kbit/s，信道为同轴电缆的短距离通信，而且对误码率没有具体要求，根据上面的分析，选择方案三。 3．数字解调模块的设计 ASK的解调有相干解调和非相干解调（包络检波）。在相同的信噪比下，2ASK信号相干解调时的总误码率低于包络检波法时的总误码率，但两者的误码性能相差并不大，包络检波法于不需要稳定的本地载波信号，实现起来比相干载波容易，因此采用包络检波。具体实现方案有三。 方案一：利用DDS芯片。这一方案虽然具有分辨率高、转换时间快等优点，但是其电路占用太多的I/O口，且价格昂贵。 方案二利用乘法器来实现。乘法器用来进行频谱搬移，乘法器后接上一滤高频谐波采用环行调制器，此电路调试比较困难，而且不易控制。 方案三：利用单片机和数字电路来实现。电路简单，容易实现，占用的I/O资源很少，价格便宜，性价比高。 综合考虑，我们选择方案三。 4．显示模块的设计 方案一：直接利用单片机的I/O口，通过放大驱动数码管显示。此方案虽节省元件，价格低廉，但需占用大量的I/O口资源。 方案二：采用液晶显示模块显示。液晶显示内容丰富，人机界面好。但其占用的I/O口也很多，而且其亮度、对比度低，价格也很高。 方案三：采用MAX7219串行显示芯片驱动数码管显示。MAX7219是一款高性价比较高的显示驱动芯片，它采用的是串行数据传输，大大地节省了单片机I/O口资源，其内部有多种显示模式可供选择，完全可以满足需求。因此选择方案三。 二、系统的设计与实现 1.系统总体设计框图 本系统由发送和接收两部分组成。发送部分由PIC单片机作为控制核心对输入信号进行模数转换、显示、两路数据复接和调制控制。接收部分由凌阳单片机作为控制核心来对调制信号进行解调和信号的恢复。这两部分通过同轴电缆相连，系统框图如图一所示。 8位拨 8位拨 码开关 8位拨 码开关 PIC 单片机 8个LED 显示 MAX7219 显示 SPCE061A ASK调 制系统 解调系统 MAX7219 显示 8LED 显示 8LED 显示 8个LED 显示 图一 系统总体框图 2.系统的硬件电路设计 （1）ASK调制的实现 如图二，本电路利用3M的有源晶振产生正弦载波信号，8位并行数据经单片机转换成串行数据，再和载波经过与门HC74LS08P相与就得到了ASK信号。由于载波的频率不是很高，传输距离很短，同轴电缆的衰减不大。调制信号无