无线数据传输系统毕业设计论文

毕业设计（）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 目 录 1系统设计 1 1.1设计要求 1 1.1.1任务 1 1.1.2要求 1 1.1.3说明 1 1.2总体设计方案 2 1.2.1设计思路 2 1.2.2方案论证与比较 2 1.2.3系统组成 6 2单元硬件电路设计 8 2.1发射部分电路的设计 8 2.1.1AD9951(DDS)的原理 8 2.1.2功率放大电路设计 11 2.2接收部分电路的设计 12 2.2.1CXA1691BM芯片 12 2.2.2高放选频回路的设计 14 2.2.3本机振荡器的设计 15 2.2.4中频窄带滤波器 15 2.2.5FSK接收解调模块设计 15 2.3抗干扰措施 16 3软件设计 18 3.1发射机主控单片机拼音输入法的实现过程 18 3.1.1T9拼音输入法的软件流程： 18 3.1.2硬字库的制作与使用方法： 18 3.1.3T9拼音输入的实现： 20 3.1.4发射机主控芯片软件流程： 20 3.2无线发射模块的设计 22 3.2.1控制芯片的选取 22 3.2.2软件流程 22 3.3接收机主控单片机软件流程 23 3.3.1UART1接收中断处理流程 23 3.3.2键盘中断处理流程 24 3.3.3主程序流程 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 27 4.3波形观察及距离测量 30 4.4结果分析 31 结束语 32 谢辞 33 参考文献 34 附录1使用说明 35 附录2主要元器件清单 36 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数据传输系统，实现主站对从站的汉字信息传输。 1.1.2要求 （1）基本要求 ① 设计并制作一个载波频率在25~35MHz之间的发射机。要求载波频率稳定度优于10-5，能传送汉字信息，调制方式任选；发射机输出功率不大于25 mW(50Ω假负载电阻上测得)；采用键盘输入要传送的汉字信息，并用液晶显示。 ②设计并制作一个接收机，完成对发射机发送汉字信息的接收。接收机采用电池组供电，用液晶显示接收到的汉字。 ③ 发射机与接收机的最小通信距离不小于5米（通信距离是指两天线间的最近距离）。 ④ 任选常用汉字600个，采用键盘输入。汉字信息要求以点阵形式传输。 ⑤ 系统能以不同的传输速率传送汉字组。以三个不同的速率（具体数值自定，但不得低于600bs）传送汉字组，并计算出汉字错误率。 ⑥ 系统主机必须支持无限次的循环发送、有限次循环发送和单次发送。 （2）发挥部分 ① 尽量提高传输速率，减小汉字错误率。（汉字错误率≤10-2时，测最高传输速率）。 ② 在发射功率≤25mW条件下，提高通信距离。 ③ 增加黑白图形的点阵形式传送功能。 ④ 接收机数量扩展至4个（实际制作1个）构成一点对多点的通信，要求接收机号码可任意设置，发射机具有拨号传送和群发功能。 ⑤ 支持拼音输入法。 1.1.3 说明 ① 发射机的载波频率一定要在25~35MHz之间，否则不能参加测评。发射机、接收机不能用成品电路板或成品设备。完成作品不能使用PC机。收、发天线自定。 ② 实验测试报告要注明测量仪器及测试方法，又具体的测试数据。 ③ 发射机、接收机相互独立，不允许公用控制与显示器。 ④ 参赛队需提供所选600个汉字的清单以及汉字对应的点阵码。 ⑤ 接收机端的高频信号解调电路和单片机处理电路需设计成两块独立的电路板，高频信号解调电路板上不得有任何可编程的器件，且两块电路板之间的数据接口需放在明显的位置，便于采用示波器或逻辑分析仪测试接收到的数据。 1.2 总体设计方案 1.2.1 设计思路 题目要求制作一个单工无线数据传输系统，实现主机与从机的汉字信息的传输，设计主要分发射和接收两大模块。基本电路图如图1-1所示，为了将发射机频率稳定度提高，通信速率提高和发射距离加大在设计中应当采用必要的措施。 图1-1 基本结构图 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：模拟信号采用AM调制；数字信号采用ASK调制。该方案的优点是调制解调实现简单，占用频带窄，缺点是抗干扰能力差。 方案二：模拟信号采用FM调制；数字信号采用FSK调制。该方案的优点是抗干扰能力强，可靠性好，易于用DDS实现，缺点是占用频带较宽 方案选择：本系统可以采取调幅方式或调频方式。调频方式与调幅方式相比，具有较强的抗干扰能力。AM方式频带利用率高，但可靠性差；FM方式虽然频带利用率不高，但可靠性好，信噪比大；FSK，ASK，PSK，QPSK中，ASK抗噪性能差，PSK频带利用率不如QPSK高，FSK频带利用率高，而且抗噪性能好。由于题目不要求频带利用率，而且此题25~35MHz这个频段内比较适合于FM方式，故本系统采用调频体制，数据收发采用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30MHz的1N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所示。 图1-2 晶振电路产生载波方框图 方案二：变容管直接调频。此方案系统框图如图1-3所示。这种方式结构简单，但由于本振属于开环方式，LC回路的Q值较低，使得频率稳定度不高。另外，由于变容二极管压控特性的非线性性，调制的非线性失真大。 图1-3 变容二极管产生载波方框图 方案三：PLL（Phase Locked Loop）调频方式。此方式参考频率直接来源于对晶体振荡器的分频。因此这种方案的频率稳定度高，与晶体振荡器的稳定度相同，可达10－6以上，但是这种方式的电路复杂，调试困难，而且相位噪声较大。 方案四：DDS软件调频方式，如图1-4所示。此方式是由DDS产生载频，单片机发送数据以及语音采样，根据数据和采样结果直接对DDS频率实时控制实现调频。由于DDS产生的频率精度高与晶体振荡器的稳定度相同，可达10－6以上，稳定度也好，而且单片机控制可以随意切换载波频率，频偏，调等，实现也简单。 图1-4 DDS产生载波方框图 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。方案二与其它方案相比短期频率稳定度均只能达到10-2~10-3；方案一的特殊晶体不易找到，而且灵活性比较差；方案三虽然可以满足要求，但是在调试过程中比较困难，不易实现；方案四由于采用了DDS直接频率合成技术，使输出频率与晶体同等稳定，且灵活性高。故比较上述四种方案，方案四明显优于其它方案，较易实现，因此我们采用方案四。 （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 MC3362、CXA1691等大规模集成芯片来实现。 方案一：采用二次变频进行FM解调。可采用FM解调芯片MC3362或MC13135进行解调。优点是克服了调谐回路性能会变差的问题，可以通过对二中频的处理，提高整体电路的选择性，提高镜象抑制比。提高二中频的放大倍数可提高灵敏度。缺点是被解调信号的频偏范围较小，带宽较小。 方案二：采用一次变频进行FM解调。可采用FM解调芯片CXA1691进行解调，优点是技术成熟，稍微改变外围电路便可以工作在30~40MHz频带内，解调的基带频率可以至40KHz，其接收频带宽，是高保真的接收机。有利于实现语音与数字FSK调制信号的基带频分复用。 方案选择：上述两种方案实现的功能基本相同，但CXA1691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MC3362所力所不能及的。故选用方案二。因CXA1691内部带解调电路，可以对数据调制后的信号进行解调，另外CXA1691同时也可以接收一路音频信号，实现语音的接收。 （4）中央控制芯片的选取： 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具有强大的资源以及并行处理能力，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能力。 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ATMega128，该型号单片机主要特点为20MIPS指令吞吐率（使用20MHz外部晶振），128KBytesFlashRom，4KBytesSRAM，片上集成双异步串行口，SPI接口等极其丰富的硬件资源，很适合作内嵌拼音输入法这一类大量消耗CPU时间与内存资源的用途，且价格相对较低（45元）。 （5）拼音输入法的选择 方案一：区位输入法。将汉字点阵码按国标的区位码与物理地址对应关系储存于ROM中，输入汉字时查得待输入汉字的区位码，由单片机完成区位码与对应汉字点阵码物理地址的译码，取出点阵码。国标的汉字区位码可以通过区位码字典查得，此方案的汉字输入已与汉字本身意义有一定联系，故取输入码相对容易一些，而且使用国标字库后可以用极小的工作量获得极大的汉字输入能力（例如国标一级字库为常用汉字3755个）。但取得区位码需要区位码字典的支持，给实际使用造成不便。 方案二：拼音输入法。此方案被广泛采用于PC机、电子词典、手机等电子设备上，易于掌握、兼顾效率的特点，且较易于在嵌入式控制芯片上实现。 方案三：五笔输入法。此输入法是公认中文输入法中效率最高的，但不易掌握，且在嵌入式应用中难以实现。 比较以上三种方案，方案二明显优于其它两种方案，本系统中采用在手机中广泛使用的T9拼音输入法，具有输入4000个汉字的能力。 （6）高频功放选择 方案一：采用谐振功率放大器，谐振功率放大器采用LC谐振回路进行选频放大三极管的导通角小效率高，但是非线性失真严重，谐波分量大。 方案二：采用甲类的功放，导通角为180°效率低，但是非线性失真较小，谐波分量少。 方案三：采用甲乙类功放，甲乙类功放介于甲类与乙类之间，导通角介于90°~180°效率比甲类高，性能介于甲乙类之间。 比较上述方案，题目要求功率小于25 mW，方案一一般工作在功率较大的场合。甲类的功放效率低耗电量大，最终选用甲乙类功放，效率和性能都有较大的提高。 （7）关于尽量增加传输距离的分析 传输距离是无线数据传输系统的综合性能指标。根据无线数据传输距离公式1.2.1所示。 式中，Rmax为最大传输距离，Pt为发射机天线端辐射的有效功率，Smin为接收机的最小功率，Gt、Gr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25mW的情况下，尽量提高发射机天线辐射的有效功率Pt。当f=30MHz时，λ=10m，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为 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，应适当加长天线，使天线的特征阻抗与发射机输出阻抗相匹配。 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，并且对接收机本振频率要准，使接收机灵敏度最高。 ③ 尽量使天线阻抗与接收机输入阻抗匹配，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CXA1691芯片内部已集成了该电路。在天线输入端另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 因本设计收发天线没有要求，为了使辐射效率尽量提高本设计中天线工作时振子长度设定在最佳λ4波长匹配点，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32.5MHz时，波长λ为9.23m，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1-5所示。在距离为(2n-1)λ4时，会出现波谷，收听效果最差；在距离为nλ2时，会出现波峰，收听效果最好。其中n为自然数。 图1-5 电波传输示意图 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1-6和图1-7所示。其中发射部分的集成电路AD9951、低通滤波器、有源晶振、高频攻放、音频处理器、单片机进行数据处理、按键处理、LCD驱动、电源电路。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1-6 发射机组成框图 图1-7 接收机组成框图 2 单元硬件电路设计 2.1发射部分电路的设计 2.1.1AD9951(DDS)的原理 1971年，由J.Tierney 和C.M.Tader 等人在 “A Digital Frequency Synthesizer”一文中首次提出了DDS的概念，DDS或DDFS 是 Direct Digital Frequency Synthesis 的简称通常将此视为第三代频率合成技术它突破了其他频率合成法的原理，从“相位”的概念出发进行频率合成。这种方法不仅可以产生不同频率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位。还可以用DDS方法产生任意波形(AWG)，其基本结构框图如图2-1 图2-1 DDS基本结构框图 工作过程为: 1、将存于数表中的数字波形,经数模转换器DA，形成模拟量波形。 2、 两种方法可以改变输出信号的频率： (1)改变查表寻址的时钟CLOCK的频率, 可以改变输出波形的频率。 (2)改变寻址的步长来改变输出信号的频率。DDS即采用此法。步长即为对数字波形查表的相位增量。由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。 3、DA输出的阶梯形波形,经低通(带通)滤波,成为质量符合需要的模拟波形累加器的工作原理，AD9951内部框图如图2-2 图2-2 AD9951内部框图 设相位累加器的位宽为2N, Sin表的大小为2p,累加器的高P位用于寻址Sin表。 时钟Clock的频率为fc, 若累加器按步进为1地累加直至溢出一遍的频率为fOUT = (D Phase ´ System Clock)232 若以M点为步长,产生的信号频率为fOUT = M×(D Phase ´ System Clock)232，M称为频率控制字 该DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个位相位寄存器组成，每来一个时钟，相位寄存器以步长增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中 0~360o 范围的一个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，驱动DAC，输出模拟量。相位寄存器每经过2NM个fc时钟后回到初始状态，相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置，整个DDS系统输出一个正弦波。输出正弦波周期为T0=Tc×2NM 频率为fOUT = M×(D Phase ´ System Clock)232 频率控制字与输出信号频率和参考时钟频率之间的关系为：M=fOUT×2Nfc 其中N是相位累加器的字长。频率控制字与输出信号频率成正比。由取样定理，所产生的信号频率不能超过时钟频率的一半，在实际运用中，为了保证信号的输出质量，输出频率不要高于时钟频率的33%，以避免混叠或谐波落入有用输出频带内。 相位累加器输出位并不全部加到查询表，而要截断。相位截断减小了查询表长度，但并不影响频率分辨率，对最终输出仅增加一个很小的相位噪声，DAC分辨率一般比查询表长度小2~4位。 通常用频率增量来表示频率合成器的分辨率，DDS的最小分辨率为△fMIN=fc2N，这个增量也就是最低的合成频率。最高的合成频率受奈奎斯特抽样定理的限制，所以有f0MAX=fc2 与PLL不同,DDS的输出频率可以瞬时地改变，即可以实现跳频，这是DDS的一个突出优点，用于扫频测量和数字通讯中，十分方便。 这种技术的实现依赖于高速数字电路的产生，目前，其工作速度主要受DA变换器的限制。利用正弦信号的相位与时间呈线性关系的特性，通过查表的方式得到信号的瞬时幅值，从而实现频率合成。DDS具有超宽的相对宽带，超高的捷变速率，超细的分辨率以及相位的连续性，可编程全数字化，以及可方便实现各种调制等优越性能。但存在杂散大的缺点，限于数字电路的工作速度，DDS的频率上限目前还只能达到数百兆,限制了在某些领域的应用。 由于发射机采用DDS软件调频和软件FSK的方法，所以需要专用的DDS芯片。选用AD9951，由单片机控制AD9951的频率控制字，外接参考频率源为80MHz晶体振荡器，经过内部5倍频后，理论上频率输出范围约为0～160MHz。因为参考时钟源为晶体振荡器，其频率精度很高, 所以DDS输出数字化的模拟正弦波的频率分辨率高且相位连续，稳定度很高。外围电路设计如图2-3 图2-3 外围电路设计图 2.1.2功率放大电路设计 电路如图2-4所示。功放管为2SC1970，2SC1970是硅NPN epitaxial planar型晶体管，在VHF带的低电压功率放大上发挥性能，Gpc≥9.2dB(ft=175MHz) ,功放采用甲乙类，为使无信号时集极也有电流流过，应在集极施加固定偏压，以使集电极电流大约为50mA。 图2-4 2SC1970功放 为了防止热崩溃，在基极上接有二极管，利用热耦合于晶体管的二极管的正向电压VF也同时变化，使基极的偏压减小。由于高频三极管输入阻抗在10Ω左右，并且输入阻抗并非恒定，会随频带与输入信号的振幅变化。应次在基极上串联一个3.9Ω的电阻，使阻抗变化得以减小。 集电极的损失与周围温度，按极限条件，当输出功率为1W时的集电极效率η=0.62。从而依据 得 通过此时的Pc计算周围环境温度Ta为 Ta=73.5℃，也就是说，不用散热片用能够正常的工作。 求负载阻抗与最大集电极电流 假设Po=1W，Vcesat=2V 故得 求此时集电极电流的峰值ic，得 由于工作在甲乙类的缘故，再加上闲散电流0.05A的话，ic就成为0.25A。至于2SC1970的最大集电极电流为0.6A，所以位于额定范围内。 阻抗变换电路的设计 T2采用RFC（高频扼流圈），在25~35MHz的频率时，使之成为大于50Ω的值。 假设频率1MHz时的阻抗为100Ω，则T2的电感L为 2.2 接收部分电路的设计 2.2.1 CXA1691BM芯片 收音部分是以超大规模AMFM收音集成芯片CXA1691BM为主体，配合一些外围电路实现的。CXA1691BM是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、音频功率放大一体的AMFM收音集成电路。 CXA1691BM的电源电压适应范围宽，2~7.5V范围内电路均能正常工作；它具有场强指示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2-5所示。 图2-5 CXA1691内部结构原理框图 天线接收到的信号经过低噪声放大器，由12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。7脚外接的C29、C36、L3等元件是FM本振调谐回路。9脚外接的C21、C22、L4等元件是FM高放调谐回路。10.7MHz中频频率由14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17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19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21脚输出并通过一个100KΩ的电阻反馈至6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。 最后把解调、放大后的信号经过音频放大后，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）均未使用。具体电路如图2-6 图2-6 接收机结构原理图 2.2.2 高放选频回路的设计 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32.5MHz，输入选频回路电路原理图如图2-7所示。在CXA1691BM的7脚接上一个LC回路，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2.2.3计算。 （2.2.3） 取C29=20pF，L3=0.96μH，又f=32.5MHz ，C36max=10pF，得到可调电容值：C36=2.2~10pF 图2-7 选频回路电路原理图 2.2.3 本机振荡器的设计 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L3值不变，由式2.2.3计算可得，C21=27pF。电路原理图见图2.2.3。输出接至CXA1691BM的7脚，即FM本振输入。 2.2.4 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2-8所示： 图2-8 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。 2.2.5 FSK接收解调模块设计 由于无线传输中会有噪声影响，为了能够充分从信号中解调出有用的信号应在前级适当加入滤波器。电路图如图2-9所示，滤波器器采用普通的二阶RC滤波器，截至频率定为100kHz左右，有已知公式2.2.6可知 （2.2.6） 适当选取R，C的值是截至频率在100kHz左右。这里取R=1K，C=222故 图2-9 二阶普通RC滤波器 FSK接收解调电路同样使用单片收音芯片CXA1691BM，所不同的是需要进行滤波，然后通过滞回比较器将波形整形直接送入到单片机的异步串口进行数据的解调，滞回比较器具体电路如图2-10。 图2-10 滞回比较器原理图 2.3 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。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，中文信息的传输质量，甚至造成呼叫出差错和中文信息出错误。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、中文信息无误传送。 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。尽量采用电池供电。 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DDS，会产生各种频率的脉冲信号。呼叫信号和中文信息也是数字信号，这两类数字信号要相互隔离，前者会干扰后者，造成呼叫或中文信息传递出差错，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。 3 软件设计 3.1 发射机主控单片机拼音输入法的实现过程 3.1.1 T9拼音输入法的软件流程： T9拼音输入法的软件流程为： 1、从键盘得到数字序列 2、遍历拼音码与数字码的对应关系表，取得拼音码序列 3、遍历拼音码与同音字对应关系表，取得同音字序列－〉手动选取需要输入的字的机内码 4、由汉字机内码通过机内码与点阵数据地址关系取得汉字点阵码地址 5、由汉字点阵码地址在硬字库中查得汉字的点阵码 由以上分析，在单片机中实现拼音输入法需要以下软硬件支持： 1、需要建立一个数字码与拼音码对照表； 2、需要建立一个拼音码与同音字机内码对照表。此对照表会消耗大量ROM与RAM资源，例如本系统设计可输入4000汉字，每个汉字的机内码为2Bytes，此表将占用至少2Bytes×4000=8KBytes的ROM资源；本题目要求传送大量汉字与图片，将占用大量ROM；该码表的指针变量也会占用大量RAM。本系统采用ATMega128作为核心单片机，最终资源占用情况为：ROM使用率43.7%（57258Bytes）；RAM使用率55.8%（2287Bytes），可见单片机的选取是比较合适的。 3、需要建立一个硬件字库。 对于以上第1与第2项支持，在网络上可以找到前人做好的码表，加以修改移植即可。第3项需要一个国标的硬字库 3.1.2 硬字库的制作与使用方法： 1、硬件汉字库相关知识 （1） 汉字机内码国标码和区位码 在PC 机的文本文件中汉字是以机内码的形式存储的，每个汉字占用两个字节长度。为了和ASCII码区别范围，从十六进制的0A1H 开始小于80H 的为ASCII 码将机内码每个字节的最高位屏蔽掉，再以十六进制的形式显示出来则为国标码，将机内码的每个字节各减去0A0H 再以十进制显示出来即为该汉字的区位码。 （2） 国标汉字字符集与区位码 根据对汉字使用频率程度的研究可把汉字分成高频字约100 个，常用字约3000 个，次常用字约4000 字，罕见字约8000 个和死字约45000 个，即正常使用的汉字达15000 个。我国1981年公布了通讯用汉字字符集基本集及其交换码标准（GB2312-80） 方案把高频字常用字和次常用字集合成汉字基本字符集共6763 个在该字符集中按汉字使用的频度又将其分为一级汉字3755 个，按拼音排序二级汉字3008 个，按部首排序再加上西文字母数字图形符号等700 个。国家标准的汉字字符集GB2312-80 在汉字操作系统中是以汉字库的形式提供的汉字库结构作了统一规定如图3-1所示。 图3-1 汉字库结构图 即将字库分成94 个区，每个区有94 个汉字，以位作区别。每一个汉字在汉字库中有确定的区和位编号，用两个字节，这就是所谓的区位码。区位码的第一个字节表示区号，第二个字节表示位号，因而只要知道了区位码就可知道该汉字在字库中的地址。每个汉字在字库中是以点阵字模形式存储的，如一般采用16×16 点阵形式每个点用一个二进制位表示存1 的点当显示时可以在屏上显示一个亮点，存0 的点则在屏上不显示。这样就把存某字的16×16 点阵信息直接用来在显示器上。按上述原则显示则将出现对应的汉字。 （3） 液晶显示模块特性与字模数据 汉字显示是国内应用图形液晶显示模块的目的之一。目前对硬件汉字库比较关心的技术人员大多是想将其应用到图形点阵液晶显示器中，但目前有关液晶显示的资料大多数是介绍通过字模软件取出的点阵数据是如何送往液晶显示器的。要在液晶屏幕上显示出这个点阵图形需要将相应的点阵数据送入液晶显示驱动器但对于不同的液晶显示驱动器要显示同一图形所需要送入的数据排列顺序可能不同。本系统采用的液晶控制芯片为NT7532，在取字模软件（如Zimu23.exe）中取模方式为纵向取模，字节正序。而从国标字库中提取出的点阵码为横向取模，显示在该128×64点液晶上为四个一行共8行的汉字，不符合一般人的阅读习惯，因此需要将其旋转90°后方可送到液晶使用，本系统传送的数据也为转换后的点阵码。 2、汉字库的制作 在本节中将论述将16×16 点阵的宋体汉字库烧录到256KB 的存储器中的具体方法。本例中使用了AT45DB081B，该产品是ATMEL 公司生产的高达1MB 的FLASH ROM。UCDOS 软件有一个名字为HZK16的文件，这就是16×16的国标汉字点阵文件。在该文件中按汉字区位码从小到大依次存有国标区位码中的所有汉字，每个汉字占用32 格字节，每个区为94 个汉字。 在实际操作中，使用AT45DBXX系列SPI接口FlashROM专用下载编程软件，通过计算机并口将HZK16文件下载到AT45DB081中，注意将HZK16文件扩展名改为.bin。打开编程并校验成功后即可将存储器取下备用这样一个硬件汉字库就制作好了。 3、汉字库的使用 发射机主控单片机ATMega128自带兼容性良好的硬件SPI接口,可以方便的与AT45DB081B连接。该部分电路图如下图3-2 图3-2 字库数据接口方式 字库使用的关键在于根据机内码查找对应点阵码。 3.1.3 T9拼音输入的实现： 如前所述，实现T9拼音输入法软件商需要两个对照表。实现方法为手工输入数字码和拼音码。 经过以上函数，已经取得汉字机内码，然后再调用字库的机内码――点阵码转换函数即可取得汉字点阵码，送至液晶显示或UART发送。 3.1.4 发射机主控芯片软件流程： 1、发射机主控芯片Atmega128的输入设备为异步串行口的键盘。Atmega128具有双串口，UART0用于接收键盘码，UART1用于发送点阵数据。由于本系统为单工无线通信，不能采用ACKNAK机制保证数据的正确传输。为尽可能降低单个误码引起连锁误码，而且为保证接收机在任何时间开机均可以正确接收数据，采用了数据成帧方式。帧格式如图3-3所示，每帧数据包括2字节同步头（0XC3，0XA5）、1字节收信方地址、1字节缓冲区长度、1字节该帧数据的LCD地址、32字节数据内容。每帧实际长度为37字节，编码效率3237=86.5%。当采用9，600bps的UART串口协议传送时，可实现8.304bps的有效数据传送速率。 图3-3 2、ATmega128的键码接收中断（UART0中断）流程图如图3-4。 图3-4 AVR键码接收中断流程图 3、ATmega128的主程序流程图如图3-5。 图3-5 主程序流程图 3.2无线发射模块的设计 3.2.1 控制芯片的选取 本模块的入口为标准异步串行口，出口为经过调制的载波信号，可见该模块控制软件还是比较简单的。本发射系统采用FSK调制。FSK调制需要产生两个载波频率：fH，fL，该两个频率通过向AD9951写控制字获得。AD9951的控制字通过其SPI接口写入，设SPI时钟频率为FSPI，AD9951频率控制字长度为32bit，再加上8bit地址，写一次频率控制字至少需要40FSPI(S)。考虑到与该模块接口的单片机处理异步串行口数据波特率极限为70Kbps左右，因此要求 FSPI40 >70Kbps, FSPI >2.8MHz 此控芯片我们选择了Atmel公司的AVR系列单片机ATmega8，该芯片DIP-28封装，价格低廉（7RMB），带硬件SPI接口方便与AD9951的连接，外部20MHz晶振时可以获得20MIPS指令吞吐率与10MHz的FSPI，可见已经能够满足上述需求。且片上自带高达50KHz的十位ADC，可以实现一路音频信号的采样与无线传输，体现本系统的创新性。 3.2.2 软件流程 DDS控制芯片的软件流程基于中断设计，实时性好，可以在数据传输率较高时可靠稳定的工作。 1、外部中断1：该外部中断用于选择传输数据还是音频信号，INT0中断服务程序如图3-6 图3-6 INT0中断服务程序 2、外部中断0：根据INT0引脚高低电平判断向DDS写fH还是fL。INT1中断服务程序如图3-7。 图3-7 INT1中断服务程序 3、ADC（模数转换）中断：根据ADC采得音频信号数值，计算出FM调制的频偏△f，将△f与载波频率之和的控制字送入AD9951。ADC中断服务程序如图3-8。 图3-8 ADC中断服务程序 3.3接收机主控单片机软件流程 3.3.1 UART1接收中断处理流程 接收机也采用一片ATmega128作为主控制芯片，同时外扩一片32KBytesSRAM HY62256储存接收到的600个汉字的点阵码。UART0为键盘中断，UART1为数据接收中断，UART1接收中断服务程序如图3-9。 图3-9 UART1接收中断服务程序 3.3.2 键盘中断处理流程 键盘中断处理流程如图3-10所示 图3-10 键盘中断处理流程 3.3.3 主程序流程 接收机主控单片机主程序流程如图3-11。 图3-11 接收机主控单片机主程序流程 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所示。 表4.1 测试使用的仪器设备 序 号 名称、型号、规格 数量 1 PST-3202开关直流稳压电源 1 2 TDS3054B数字存储示波器 1 3 F120频率合成函数信号发生器 1 4 Agilent34401A数字万用表 1 5 NFC-3000C多功能频率计 1 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500MHz的TDS3054B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： 输出频率稳定度的测试 采用NFC-3000C多功能频率计数器来测量频率稳定度。本设计的发射频率稳定在32.5MHz，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为记录表格。式4.2.1为频率稳定度的计算公式。 （4.2.1） 式中B为频率准确度，fmax为变化最大频率，f0为标称频率（32.5MHz）。 表4.2 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 32.572000 32.572642 32.572643 32.572642 32.572641 32.572640 32.572640 32.572643 1.97 根据表中数据并计算可知，输出的频率稳定度为1.97×10-5。 输出功率的测试： 首先输出32.5MHz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4.1所示，接一个50Ω的纯电阻作为负载，用TDS3054B型500MHz的数字存储示波器测出该电阻两端电压值Upp（详细测量数据见表4.3），按照式4.2.2便可计算出输出功率。 图4.1 输出功率测试示意图 （4.2.2） 表4.3 功率测量数据表 测量次数 1 2 3 4 5 6 平均值 电压Uopp（V） 2.80 2.81 2.79 2.82 2.83 2.81 2.81 功率（mW） 19.6 19.7 19.4 19.9 20.0 19.7 19.7 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 ① 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） ② 测试方法 测量电路如图4-2所示，将K固定在2位置。 a、调频信号发生器的载波频率为32.5MHz，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 灵敏度、信噪比、镜像抑制测试方框图 ③ 提高灵敏度的方法 根据灵敏度定义，PoPno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 ① 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4-3所示。外差式调频接收机的中频fI = fL－fS =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。 SHAPE \* MERGEFORMAT 图4-3 镜像频率示意图 ② 测试方法 测试电路如图4-2所示。K固定在1位置。 a、调频信号发生器的载波频率为32.5MHz,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U2 和U1 之比，用分贝表示，即为镜象抑制。 ③提高镜像抑制的方法 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 ① 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。 ② 测试方法 用去调制法进行指标测试，测试电路如图4-2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32.5MHz。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U2，U1 和U2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。 ③ 提高信噪比的方法 根据信噪比的定义和式4.2.8（这个式子有问题） （4.2.8） 在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4.4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DS5102C数字存储示波器，通过采用示波器测试，可以明显的观察到输出波形，从站耳机处的接收波形没有较大失真。 图4-4 测量示意图 距离测量：经实际测定，在距离为200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中文信息。 4.4 结果分析 在设计过程中，由于发射部分采用了频率直接合成技术，稳定度可以与晶体等同。再加上采用甲乙类的射频功率放大，谐波分量少，频谱纯度高。再加上采用了λ4的天线提高了天线的辐射效率，所以发射距离才会有很大的进步。由于接收机采用了集成大规模集成电路制作简单频带宽，所以通信速率可以做到115.200kbps是理所当然的事。 结束语 完成情况：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；采用直接频率合成器技术输出32.5MHz的载波信号，频率稳定度达到了10-5；超大规模AMFM立体声收音集成芯片CXA1691BM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。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。 采用DS5102C数字存储示波器，通过采用示波器测试，可以明显的观察到输出波形，从站耳机处的接收波形没有较大失真。 图4-4 测量示意图 距离测量：经实际测定，在距离为200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中文信息。 4.4 结果分析 在设计过程中，由于发射部分采用了频率直接合成技术，稳定度可以与晶体等同。再加上采用甲乙类的射频功率放大，谐波分量少，频谱纯度高。再加上采用了λ4的天线提高了天线的辐射效率，所以发射距离才会有很大的进步。由于接收机采用了集成大规模集成电路制作简单频带宽，所以通信速率可以做到115.200kbps是理所当然的事。 结束语 完成情况：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；采用直接频率合成器技术输出32.5MHz的载波信号，频率稳定度达到了10-5；超大规模AMFM立体声收音集成芯片CXA1691BM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。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。 参考文献 【1】：于德邻.集群无线通信在我国公安系统中的应用[M].通信世界.2001.9.35-61 【2】：唐 军.集群移动通信及在我国的应用[M].电信技术.2001.5.102-143 【3】：徐玉滨.集群系统调度终端软件设计[M].移动通信.1998.6.99-124 【4】：赵彤宇.基于警用集群系统的综合信息查询功能的实现[M].无线电工程.2002.3.3-9　 【5】：Mobile Access Protocol for MPT1327 equipment(MAP27), v1.5　 【6】：DM196-MAP MODEM 数据手册 V1.2，上海正华电子高科技工程有限公司 附录1 使用说明 发射机使用说明见如下流程图： 附录2主要元器件清单 型号 封装 数量 功能描述 AD9951 TQFP48 1 400MSPS，160MHzAOUT，DDS芯片 ATMega128 TQFP64 2 20MIPS，RISC，128KFlash，AVR单片机 ATMega8 DIP28 3 20MIPS，RISC，8KFlash，AVR单片机 AT45DB081B SOL28 1 8M Bits，SPI接口，FlashROM MAX2650 SOT143 1 DC到微波，+5V，低噪声放大器 2SC1970 TO-220 1 1W，170MHz，高频功率晶体管 LCD12864-12 --------- 2 128×64点，3CM×4CM，图形点阵液晶屏 CXA1691 SOL28 1 宽频，窄带，FM Radio LCD1602 --------- 1 16×2字符液晶 TLC272 DIP8 2 单电源运算放大器 HY62256 SOL28 1 32×1024×8Bit,SRAM 74HC573 SOJ28 1 八路三态锁存器 74HC08 SO-14 1 4与门 ASM1117 SOT223 5 1.8V，3.3V，5V稳压芯片 2SC3356 SOT23 1 1GHz，低噪声，小功率三极管 L10.7A TO220 2 10.7MHz声表面滤波器 10.7C --------- 1 10.7MHz陶瓷谐振器 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 fN fL fS 10.7MHz 10.7MHz f 1 _1234567898.unknown _1234567902.unknown _1234567904.unknown _1234567906.unknown _1234567908.unknown _1234567909.unknown _1234567907.unknown _1234567905.unknown _1234567903.unknown _1234567900.unknown _1234567901.unknown _1234567899.unknown _1234567894.unknown _1234567896.unknown _1234567897.unknown _1234567895.unknown _1234567892.unknown _1234567893.unknown _1234567891.unknown