无线数据传输系统毕业设计.doc

1、目 录1系统设计11.1设计要求11.1.1任务11.1.2要求11.1.3说明11.2总体设计方案21.2.1设计思路21.2.2方案论证与比较21.2.3系统组成62单元硬件电路设计82.1发射部分电路的设计82.1.1AD9951(DDS)的原理82.1.2功率放大电路设计112.2接收部分电路的设计122.2.1CXA1691BM芯片122.2.2高放选频回路的设计142.2.3本机振荡器的设计152.2.4中频窄带滤波器152.2.5FSK接收解调模块设计152.3抗干扰措施163软件设计183.1发射机主控单片机拼音输入法的实现过程183.1.1T9拼音输入法的软件流程：183.1

2、.2硬字库的制作与使用方法：183.1.3T9拼音输入的实现：203.1.4发射机主控芯片软件流程：203.2无线发射模块的设计223.2.1控制芯片的选取223.2.2软件流程223.3接收机主控单片机软件流程233.3.1UART1接收中断处理流程233.3.2键盘中断处理流程243.3.3主程序流程254系统测试264.1测试使用的仪器264.2指标测试和测试结果264.2.1发射部分的指标测试和测试结果264.2.2接收部分的指标测试和测试结果274.3波形观察及距离测量304.4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361 系统设计1.1设计

3、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 设计并制作一个载波频率在2535MHz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(50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。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。 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）。 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。 系统能以不同的传输速率传送

4、汉字组。以三个不同的速率（具体数值自定，但不得低于600b/s）传送汉字组，并计算出汉字错误率。 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 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）。 在发射功率25mW条件下，提高通信距离。 增加黑白图形的点阵形式传送功能。 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。 支持拼音输入法。1.1.3 说明 发射机的载波频率一定要在2535MHz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P

5、C机。收、发天线自定。 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。 发射机、接收机相互独立，不允许公用控制与显示器。 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。 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

6、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

7、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2535MHz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。

8、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106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106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，调制度

9、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10-210-3；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

10、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3040MHz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

11、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

12、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

13、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

14、，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

15、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90180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为接收机的最小检测功率，Gt

16、、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： 在发射机接50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，=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。 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

17、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。 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。 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/4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。 当频率为32.5MHz时，波长为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

18、。所以测试应在空旷地方，中间不能有障碍物或屏蔽物。 根据电波传输理论，如图1-5所示。在距离为(2n-1)/4时，会出现波谷，收听效果最差；在距离为n/2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

19、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，

20、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D/A，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、D/A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

21、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 0360o 范围的一个

22、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2N/M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=Tc2N/M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=fOUT2N/fc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

23、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24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=fc/2N，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=fc/2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D/A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

24、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0160MHz。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

25、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，Gpc9.2dB(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10左右，并且输入阻抗并非恒定，会随频带与输入信号的振幅

26、变化。应次在基极上串联一个3.9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=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2535MHz的频率时，使之成为大于50的值。假设频率1MHz时的阻抗为1

27、00，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AM/FM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AM/FM收音集成电路。CXA1691BM的电源电压适应范围宽，27.5V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

28、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

29、变换成 AFC控制电压、由21脚输出并通过一个100K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

30、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=0.96H，又f=32.5MHz ，C36max=10pF，得到可调电容值：C36=2.210pF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

31、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

32、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67mm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

33、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

34、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。 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。 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。 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

35、地分开。 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。 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。 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。 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

36、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2Bytes4000=8KByte

37、s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

38、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

39、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1616 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

40、亮点，存0 的点则在屏上不显示。这样就把存某字的1616 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

41、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12864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1616 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1616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

42、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

43、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ACK/NAK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

44、。每帧实际长度为37字节，编码效率32/37=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3-32、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

45、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40/FSPI(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FSPI/40 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采得音频信号样本数值，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