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FSK调制解调器的单片机实现
吴仲光
【期刊名称】《四川大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1995(032)006
【摘要】提出用单片机实现ＦＳＫ调制解调的原理和方法，讨论了抑制干扰问题和减少误码率的措施。
该方法已经应用于作战指挥系统的数据通信。
【总页数】4页(P642-645)
【作者】吴仲光
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.2
【相关文献】
1.用8031单片机实现的软件FSK调制解调器 [J], 贾明雁
2.基于FPGA的FSK调制解调器的设计及实现 [J], 孙玉梅
3.基于simulink的2FSK调制解调器设计与实现 [J], 陆小菊;李金平;李鹏飞
4.数字通信中2FSK调制解调器的设计实现 [J], 吴常昊;肖沙里
5.2FSK调制解调器的FPGA与MATLAB设计与实现 [J], 贺炜
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摘要：介绍了一种以89C51单片机为基础的二次仪表远程通讯方案，利用MODEM和E 2PROM实现了低成本的远距离数据传输。
该系统可随时上传下位机采集到的历史数据，同时还可以通过上位机对下位机进行简单的控制。
关键词：通信；调制解调器；单片机远程数据采集和下位机系统控制是工业测控系统的主要任务。
在这些系统中由单片机或PLC完成现场数据的采集与预处理，由系统机完成数据的汇总、查询、统计、报表等综合处理。
上位机和下位机之间通常采用RS232或RS485协议进行通讯［１］。
但这种方法仅适用于通讯距离较近的场合，许多情况下要求通信距离在几公里甚至十几公里以上，这时采用RS232或RS485协议就难以满足要求。
实践表明，在此情况下，如果对系统的通信速度要求不高，则理想的通讯方案是利用调制解调器(MODEM)。
1MODEM通信的特点利用MODEM进行上位机与下位机之间的远程低速通讯具有很多优点：首先，通信距离可以扩展到几十甚至上百公里，只要电话线路质量较好通信距离基本不受限制；其次，MODEM通信利用电信部门的电话线路和交换网络，不需要单独布线，不需亲自维护，尽管需交纳一定的月租费用，但仍节省了大量的精力和资金；再者，在不需要进行数据传输时，线路可以作为普通的电话线路用于语音通信或收发传真等，一线多用；最后，利用MODEM通信速率最高可达50?kbps左右(取决于线路质量)，可以满足大多数设计要求，而且MODEM本身技术成熟、性能可靠、价格也不高。
使用成品的调制解调器还可以避免通信接口的设计调试过程，缩短了开发周期，降低了开发成本，同时提高了系统的可靠性。
MODEM通信也有一定的不足：一是不适合对实时性要求严格的场合，因为MODEM拨号、应答需要一定时间，还有可能出现占线等问题；二是传输速率不是很快，MODEM使用串行通信，理论上MODEM 的最高通信速率时56?kbps，实际的单片机系统一般采用9?600?bps以下的速率。
FSK调制解调器的单片机实现通信5班 001号张三002号李四一、FSK调制解调原理FSK已广泛应用于中低速远程数据通信。
近年来，随着通信技术的发展，改进的FSK调制解调方法也开始应用于高速数据通信。
FSK信号由频率调制器产生不同的频率，常用的是f1和f2两种频率，其中，f1代表码元“0”（或称空号），f2代表码元“1”（又称传号）。
调制数据的码元决定频率调制器的输出频率，实现FSK有频率选择法、调频法和数字调频法。
频率选择法输出频率稳定、准确，但相位不连续，容易产生带外辐射，影响邻近信道。
调频法虽然相位连续，但是频率精度不高，稳定性差，外界条件变化时，容易产生频率漂移。
数字调频法解决了上述问题，又兼有两种方法的优点。
数字调频法的原理框图如图1所示。
图1 数字调频器原理框图FSK解调就是从FSK载波信号中恢复调制码元，其方法有相干解调和非相干解调两类，但非相干解调容易实现，所以，常用的是非相干解调，其原理框图如图2所示。
图2 非相干FSK解调原理框图载波信号经带通滤波后整形成宽度不同的方法，这些方波代表不同码元：鉴频器确定对应载波频率，根据频率判决对应码元。
实现FSK解调涉及的技术问题比解调难度大，一般要使用带通滤波器、倍频器、锁相环等，电路较为复杂。
二、 单片机实现调制解调的原理 MCS51系列单片机内部具有较强的数值运算和逻辑运算能力，并有两个16位定时/计数器，所以完全能够实现FSK 的调制和解调，用单片机实现调制解调，除图1和图2中的波形变换和整形电路外，其余部分都可以在单片机内部实现，因而电路结构十分简单。
三、 实验硬件实现 根据上述原理和实际需要，我们设计了一个满足Bell03建议的FSK 调制解调器。
1f =850Hz ，2f =1530Hz ，0f =1190Hz ，频偏f = 680Hz ，码元速率B f =200，调制指数H=6.8. 用89S52做CPU ，LM324作整形放大器，12MHz 晶振，定时器T0作可变分频器，T1作测宽记数器，P3.4作载波整形输入，P3.2作调制码元输入，P3.5作解调码元输出。
51 单片机串行接口和调制解调器的远程通信实现
在工业测控系统中，51 单片机在现场用来采集模拟量、开关量，而中央控制计算机在控制室或调度室用来监测整个控制现场。
它们之间的数据传送可构成局部网络、多用户系统和分布式控制系统。
一、51 单片机与计算机通信方式
利用51 单片机串行接口和调制解调器及现有电话线，实现远程双向通信的方框图如图1-18 所示。
在利用现有电话线进行数据传输的串行通信中，把将要传送的数据按先后顺序，在公共信道上逐位传送。
基于MODEM的单片机与PC机间的远程通信随着计算机技术、通信技术的进展和成熟，数据通信已经成为一种广泛应用的通信方式，它是利用通信系统将数字、字母及字符等以二进制形成在计算机之间举行传输、交换和处理。
数据通信可以在两台及以上PC机之间、PC机与之间以及单片机之间举行，通过通信通道如公用电话网、载波通道、光绺通道、微波通道、卫星通道将两机联结。
目前，单片机以其高性能价格比、高牢靠性广泛用于自动监视、测量、控制等技术领域。
单片机主要用作从机，安装在监视、测量和控制现场，而PC机则用作主机，安装在条件优越的环境(如温度和温度适合、几乎无干扰源)中。
单片机与PC机之间利用公共电话网通过调制解调器MODEM 实现远程数字通信，其原理框图1所示。
在实际中，PC机和单片机之间通信距离近的小于1km，远的可达上千km。
本文将具体介绍8098单片机与PC机通过MODEM利用共用电话网实现远程通信的硬件结构，以及程序设计和实现办法。
1 PC机串行通信结构PC机与单片机之间的通信普通采纳串行异步通信办法。
在PC机中设置四个(COM1、COM2、COM3、COM4)或两个(COM1、COM2)符合RS-232C 接口标准的串行口(以下均以两个串行口来解释)。
其中COM2为25针的，COM1为9针的衔接器。
PC机为实现异步通信，设置了通用异步接收器和发送器，即：UART通过编程可以设定通信格式和速度。
PC机中UART的电平为TTL电平，而串行口的电平为RS-232C的电平，为此PC机发送出去的数据要经电平转换器(如1488)转换为RS-232C电平;PC机接收的数据要经电平转换器(如1489)转换为TTL电平。
PC机串行通信的硬件结构2所示。
2 单片机串行通信结构在单片机中，普通只设置一个25针或9针衔接的串行口，因为单片机第1页共5页。
基于８９Ｃ５１和ＭＯＤＥＭ的远程通信系统设计作者：马春凤来源：《沿海企业与科技》2008年第05期[摘要]文章介绍以89C51单片机为基础的二次仪表远程通讯系统方案，利用MODEM和E2PROM实现低成本，的远距离数据传输。
[关键词]通信；MODEM；单片机[作者简介]马春风，山东兖矿集团通讯计算中心，山东邹城，273500[中图分类号]TN914[文献标识码]A[文章编号]1007－7723(2008)05－0047－0003远程数据采集和下位机系统控制是工业测控系统的主要任务。
在这些系统中由单片机或PLC完成现场数据的采集与预处理，由系统机完成数据的汇总、查询、统计、报表等综合处理。
上位机和下位机之间通常采用RS232或RS485协议进行通讯。
但这种方法仅适用于通讯距离较近的场合，许多情况下要求通信距离在几公里甚至十几公里以上，这时采用RS232或RS485协议就难以满足距离稍远一点的要求。
实践表明，在此情况下，如果对系统的通信速度要求不高，则理想的通讯方案是利用调制解调器(MODEM)。
一、MODEM通信的特点利用MODEM进行上位机与下位机之间的远程低速通讯具有以下优点：首先，通信距离可以扩展到几十甚至上百公里，只要电话线路质量较好，通信距离基本不受其他限制；其次，MODEM通信利用电信部门的电话线路和交换网络，不需要单独布线，不需亲自维护，尽管需要交纳一定的月租费用，但仍节省了大量的精力和资金；再次，在不需要进行数据传输时，线路可以作为普通的电话线路用于语音通信或收发传真等，一线多用；最后，利用MODEM通信速率最高可达50kbps左右(此速度取决于线路质量)，可以满足大多数设计要求，而且MODEM本身技术成熟、性能可靠、价格也不高。
使用成品的调制解调器还可以避免通信接口的设计调试过程，缩短开发周期，降低开发成本，同时也提高了系统的可靠性。
二、系统的整体结构整个系统由上位机、MODEM、下位机、二次仪表组成(图1)。
73K222AL单片式调制解调器与单片机的接口电路1 概述73K222AL 是TDK 公司新近推出的K 系列单片式调制解调器，是专门用于和微控制器配套以组成远距离数据通信与控制系统的集成电路芯片。
73K222AL 芯片是73K212 的替代产品，其主要功能如下：●符合CCITTV.22，V.21，Bell 212A 和Bell 103 标准协议；●全双工，速度可达1200bps(DPSK 方式)；●具有DTMF 拨号功能；●具有应答音、防卫音的发送与检测功能；●接口与MCS51 系列微控制器兼容；●可异步、同步串行通讯；●采用单一5V 电源供电。
73K222AL 具有TQFP44、DIP28 和PLCC28 三种封装形式，各主要引脚的功能如下：VDD 与GND：电源接入端。
VREF：内部参考电压，与地之间应接0.1μF 旁路电容。
Iset：芯片参考电流端，应外接2MΩ电阻到VDD。
ALE：地址锁存端。
AD0～AD7：地址/数据复用引脚。
CS：片选信号。
CLK：振荡器输出。
INT：中断输出。
RD 和WR：读、写控制端。
RESET：复位端、高电平有效。
RXD、TXD：分别为串行输入、输出端。
EXCLK、RXCLK、TXCLK：同步通讯控制端。
RXA，TXA：模拟输入与输出端。
XTL1、XTL2：11.0592MHz 晶振接入端。
2 接口电路73K222AL 与单片机的接口电路如图1 所示，该电路主要由耦合电路、放大处理电路、modem 电路和MCU 电路等四部分组成。
2.1 耦合电路该部分电路包括由光耦O1，电容C8，二极管D1 等组成的铃流检测电路以及由PHL1 音频隔离变压器组成的隔离电路。
由于通讯系统被叫方摘机前，程。
基于单片机的多级通信系统中的信号调制与解调技术研究信号调制是无线通信系统中的一项重要技术，它将原始信号转换成适合在传输介质中传播的调制信号。
而解调技术则是将调制信号还原成原始信号的过程。
在基于单片机的多级通信系统中，信号调制与解调技术的研究具有重要意义。
本文将针对基于单片机的多级通信系统中的信号调制与解调技术进行研究，从调制技术和解调技术两个方面进行探讨，以期提出一种高效可靠的信号调制与解调方案。
首先，我们先来了解一下调制技术。
调制技术根据信号的特点和传输介质的特性选择合适的调制方式。
常见的调制方式包括频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、振幅移键控（ASK）等。
针对多级通信系统的需求，我们需要选择适合复杂环境下的调制方式。
例如，频移键控调制在多径传播环境下具有较好的抗干扰能力，因为它可以利用频率间隔来获取信道状态信息。
相移键控调制则适用于对信号幅度抗干扰要求较高的场景。
根据实际情况，我们可以在单片机系统中结合多种调制方式，实现多级通信系统中的信号调制。
其次，解调技术对于信号的还原至关重要。
解调技术的主要任务是从接收到的调制信号中恢复出原始信号，以便进一步进行数据处理和分析。
根据调制方式的不同，解调技术也有所区别。
对于频移键控调制，我们可以通过频谱分析和解调器电路实现解调；对于相移键控调制，可以采用时钟恢复和载波恢复等技术实现解调。
此外，解调技术还需要考虑到信道的特性，例如多径效应、噪声以及干扰等。
通过合理的解调技术，可以有效还原出原始信号，从而确保通信质量。
基于单片机的多级通信系统中信号调制与解调技术的研究离不开硬件设计和软件算法的协同工作。
在硬件设计方面，我们需要选择合适的电路结构和器件，以实现信号的调制和解调功能。
单片机作为核心控制芯片，需要具备足够的计算能力和计算资源，以支持复杂的调制和解调算法。
同时，我们还需要考虑功耗和成本等方面的因素，以设计出高性能、低功耗且经济实用的硬件平台。
在软件算法方面，我们需要编写信号调制和解调的程序代码，并通过单片机控制实现。
基于STM32F103与TMS320VC5402的调制解调器设计针对国家电网230MHz电力负荷管理专用无线网络通信，提出了一种以ARM处理器与DSP数字信号处理器为基础、自主软件算法为主体的高速调制解调器。
该调制解调器以STM32F103C8T6为控制CPU，TMS320VC5402为数字信号处理CPU。
该调制解调器充分利用芯片资源，成本低、性能稳定。
标签：电力负荷管理；专用无线网络通信；高速调制解调器引言在当前的电力负荷管理专用无线网络中，随着数据量增大，通信速率成为系统通信的瓶颈。
针对该问题，设计提出了一种高速通信调制解调器。
该调制解调器将DSP与ARM处理器相结合构成双CPU系统。
两个CPU通过HPI总线方式通信。
相辅相成、相得益彰。
之所以选用DSP与ARM双CPU处理系统，是因为电力通信应用中数字信号处理的工作量非常大，单纯只采用DSP处理，其他控制功能与串口通信功能会影响DSP的处理速度。
而且，增加一片独立的ARM处理器，能实现调制解调器与电力管理终端接口的统一，更符合大批量生产的要求，大幅度的提高生产调试的效率，维护方便。
1 整体系统介绍电力通信系统主要包括：电力管理终端、调制解调器、电台、主站。
其中，调制解调器是将电力管理终端发送过来的数字信号（用户数据）调制成一定频率模拟信号通过电台发送出去以及将从电台接收的模拟信号解调成数字信号发送至电力管理终端。
调制解调器主要由STM32F103C8T6、TMS320VC5402及ICTLV320AIC10构成。
ARM芯片STM32F103C8T6系高性能的ARM Cortex-M3 32位处理器，工作最高频率72MHz。
丰富的增强I/O端口，包含标准和先进的USART通信接口，工作温度-40℃-105℃。
DSP芯片TMS320VC5402 定点数字信号处理器是以改进的哈佛结构为基础，拥有1条程序内存总线和3条数据内存总线。
其具备高度并行的算术逻辑单元（ALU）、特殊应用的硬件逻辑单元；独立的程序和数据空间允许同时访问程序指令和数据。
一引言有害如有毒、高温等不适与人直接监视的环境或需要长时间连续监视的过程又或监视人烟罕少的地方，采用摄像头来代替人眼的监视是较常用的方法。
该系统是将控制信号经过编码、调制、解调、译码的单向传输系统。
．该控制信号是对终端……摄像头进行控制，浚系统ｑｔ欠使Ｊ月了八个摄像头，每个擞像头用来监视一部分空ｎ＝ｌＪ。
在监控，ｆ，心首先要求选Ｈ｛要操作的终端，然后可以对铍选中的终端进行“一Ｌ”、“下”、“厶：”、“√ｉ”、“聚焦”、“光圈”、“景深”等七种动作的调节。
在进行无线传输时使用了对讲机，这样可以使音频范围内某…频率正弦波作为载波，门ｊ要传输的数字信号对其频率调制，即把数字基带信号转换成频带信号。
为什么要用音频范刖内莱一频率正弦波作为载波？因为用音频范围内某一频率ｉ｝ｉ弦波作为载波，可以直接把调制后的数字调频信号送入对讲机的音频输入端，经过对讲机把信号发送。
由发送端对讲机无线发送的信号送到接收端对讲机，对讲机接收的信号经过调制解调器解调后由调制解调器的串行输出口到单片机的输入口，单片机对接收的编码进行判断辨别后发出脉冲序列驱动电机调节摄像头。
二．原理系统的坂＿Ｈ框图可以分为发送端原理框图和接收端原理框图两部分。
１．发送端的原理框图［＝＝＝＞∞ｃ＝＝＞——卜并行数据……．串行数字基带信号－··－·串行数字频带信号图２—１发送端的原理框图如图２—１所示。
单片机是整个发送端的核心，它负责从键盘接收命令。
每个键的指令信号由单片机的１ｃ行端Ｅ１输入，单片机对输入的信号进行判断辨别，然后给出相应的编码，并把编码山串行输出端送入调制解调器串行输入端，经调制解调器调制后编码从ｑ；｛＿ｉ口送入对ＳｊＦ十／Ｌ。
２．接收端原理框图（１）由发送端对讲机无线发送的信号送到接收端对讲机，接收端的原理框图如图２—２所示。
由对讲机接收的信号经过调制解调器解调后由调制解调器的串行输出口到单片机的输入口，单片机对接收的编码进行判断辨别。
