单工无线呼叫系统[电子大赛一等奖].docVIP

单工无线呼叫系统[2005年电子大赛一等奖] 摘要：本系统采用调频方式实现了主站至从站的单工语音及数据传输业务。发射机以单片机SPCE061A为核心，采用MC145151锁相环完成FM调制等功能；接收机采用CXA1691完成FM解调功能；引入双音频编解码完成数据传输；利用市售红外遥控器实现了发射机英文字符的输入。关键字：SPCE061A单片机?? FM调制 一、方案论证 1、调制方式选择　　方案一：采用调幅方式（AM），发端用音频调制载波，载波的包络即变为音频信号，收端利用包络检波技术恢复音频信号，若调制信号变为数字基带信号，则称为振幅键控（ASK）。其特点是调制后的载波占有带宽小，缺点是抗干扰能力较差。　　方案二：采用调频方式（FM），发端用音频调制载波，载波的频率会随着调制信号的幅度变化而变化，收端利用鉴频器将调制信号恢复，对应的数字调制方式为频移键控（FSK）。其特点是占有带宽宽，但抗干扰能力明显优于AM方式。综上，题目要求载频在30MHz～40MHz之间，可用AM方式，亦可用FM方式，考虑到要保证发挥第2项短信功能的正确性，系统必须有良好的抗干扰性，因此本系统采用FM方式实现。 2、编码方案选择　　方案一：采用常规的数字调制。所有的控制指令（单呼、群呼等）和英文短信的编码均为数字基带信号，将此基带信号稍做平滑后直接对载波进行调制，即FSK调制；收端解调后经整形恢复为数字基带信号，再做进一步处理。若采用此方案，必须在发端插入相应的帧同步字，发端进行相应的帧同步提取，才能保证数据传输的正确性和可靠性。　　方案二：发端预先利用双音频编码器将欲传输的数据变为相应的双音频信号，然后进行调制，接收端经FM解调后的双音频信号，经双音频译码器翻译成相应的数字信号，送给CPU处理，从而实现相应的功能。　　第一种方案传输可靠，但实现难度较大。第二种方案较容易实现，但每次只能传送四位二进制数，本系统采用两次传送一个英文字符的方法实现。 3、发射机方案选择　　方案一：采用变容二极管和晶体管构成的石英晶体振荡器，使其振荡频率在30MHz-40MHz之间，调频后进行发射。　　方案二：采用专用的调频发射芯片，如BA1404等，借助于外围的LC振荡回路来改变载波频率，从而实现调频。　　方案三：采用MC145151锁相环集成电路，配合单管型压控振荡器实现，采用拨码开关控制MC145151的数据输入脚，从而控制VCO输出不同频率的载波，调试时只需把频率控制在30MHz-40MHz之间即可。　　为了保证发射机发射载频的稳定度，同时也为了保证整个系统的稳定性，本系统采用方案三。 4、接收机方案选择　　方案一：采用MC3362/MC3363等窄带调频接收专用芯片，该系列芯片接收信号的频偏典型值为3KHz，鉴频器的灵敏度较高，但解调后音质不如调频广播的音质好。　　方案二：采用常规的调频广播收音机接收芯片（如CXA1691），调整本振频率，使得接收频率范围落在30MHz-40MHz之间。调频广播的典型频偏为75KHz，音质动态范围好。　　因为本系统采用双音频编码方案传输数据信号，所以一定要保证音频信号传输的不失真。本系统选用方案二。 5、英文键盘方案选择　　方案一：采用矩阵键盘，采用矩阵式行列扫描方式，但26个英文字母至少需要11个I/O才能完成，这样单片机的引脚资源变得极为贫乏。　　方案二：采用大屏幕液晶，采用移动光标的方式从所有字母中选择输入。该方案操作烦琐，而且加大了软件工作量。　　方案三：采用市售的按键数大于30的红外遥控器，分析其码元信息，实现不同字母的输入。　　方案三方便实用，操作快捷，本系统采用该方案。 二、详细软硬件设计　　本系统是由发射机和接收机构成的单工呼叫系统。　　发射机框图如图2.1，硬件连接图如图2.3，由主控单片机SPCE061A、锁相环频率合成器MC145151、高频功放、双音频编码器、红外遥控及其接收电路、液晶显示模块、话筒放大电路等模块组成。 图2.1? 发射机系统框图 　　接收机方框图如图2.2，硬件连接图如图2.3，由主控单片机、调频接收芯片（CXA1691）及其外围电路、双音频译码电路、音频功放、液晶显示终端等模块构成。接收机采用四节1.5V电池串联供电。 ?图2.2?? 接收机系统框图?图2.3?? 接收机系统硬件连接图 1、硬件设计（1）主机部分a）主站控制单片机小系统电路　　该小系统以SPCE061A单片机为核心，小系统电路原理如图2.4所示。外围电路包括：4×4键盘，如图2.5所示，题目中发挥部分第1项群呼、单呼等命令以及0-9十个数字的输入由该键盘来完成；RT128×64点阵液晶构成人机接口，可显示英文、汉字、图标、图形等，并具有背光支持，以构成友好人机界面，来显