单工无线呼叫系统设计毕业论文
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单工无线呼叫系统摘要:本系统收发电路揉合了LC振荡电路,麦克风放大器以及RF 功率放大器;低噪音放大器 ,IF放大器,频率解调器以及数字比较器.它们的巧妙结合便可完成短距离的FM/FSK模式的通讯.该电路的发射频率为38MHz左右,从而能提供所需通信信道.此外本系统控制部分由MSP430单片机设计.可以完成主从站的呼叫,8信道的任意选择,另外加入了发射频率显示功能.MSP430是一种超低功耗型单片机,功能强大,所显现的控制性能非常稳定. .关健字:无线收发, FM/FSK, 8信道,MSP430单片机Abstract: This transceiver integrates the LC oscillating circuit, microphone amplifier and RF power amplifier,the low noise amplifier,IF amplifier and digital comparator. Their’s united materialize the FM’s communication for the short distance.This circuit’s emitting frequency is 39MHz.The controlling part is desiged by MSP430 single chip computer,which transaort and analyze voice singal. MSP430’s function is stable .The power loss is extreme low.Key words:Transceiver ,FM/FSK, 8 channel, MSP430 single chip computer.目录一.方案选择:1.收发电路的选择2.控制方式的选择二.方案论证1.总体框图2.收发模块三.电路设计与参数确定1.收发部分2.控制部分3.衰减器四.调试测量1.基本要求2.扩展要求五.思考总结附录:1.参考文献2.MSP430单片机控制部分汇编程序代码一.方案选择:1.收发电路的选择方案一.采用无线收发芯片.选择芯片所考虑的主要指标有发射功率,接收灵敏度,收发芯片所需外围元件的数量,芯片的成本,以及数据传输是否需要进行曼彻斯特编码.目前常用的收发芯片有NRF401系列,CRF19T,CRF26R系列.均采用FSK调制.<1>.用NRF401系列高速单片无线收发芯片.采用了低发射功率和高接收灵敏度的设计,可进行低功率无线数传,但是该芯片的外围设备也较多;传输语音信号时要进行数据压缩,从而使得系统的时序变得较为复杂,调试等过程有难度.<2>.用CRF系列接收芯片.该芯片发射频率在27MHz,较难提高到题目要求.具有的标准化接口可直接嵌入各种设备.但是该芯片价格比较贵,用于短距离无线传输也不是很合理.方案二:经典LC收发电路.设计要求发射频率在30-40MHz,故系统所受干扰一般很小,完全可以不进行FSK调制.因此可以用LC电路来发射接收信号.此外该收发电路一般结构灵巧,易于调试.而且电路设计方案成熟,完全能够实现此种短距离的无线呼叫.对两种方案进行比较,用简单的射频电路明显有诸多优势,故采用之.2.控制方式的选择本设计主要用于短距离无线呼叫,而且语音及数字信号都能够传输,数字信号要求能够显示.所以系统对控制系统要求比较高.方案一.采用FPGA进行控制. 由于要用到液晶显示等许多外围设备,用FPGA不易实现.方案二.用单片机进行控制:由于该题的控制部分主要用于控制语音信号的传输,因此其稳定性,安全性必须得到保证.单片机的选择尤为重要.德州仪器公司的MSP430 型单片机是一种超低功耗微处理器,通过16位RISC系统,16位CPU集成寄存器和常量发生器来获得最大代码效率。
单工无线呼叫系统摘要本设计主要实现建立一个主站进行单工语音信号的发射和从站对主站语音信号的接收。
主站部分主要通过PT2262编码由发射芯片MC2833将语音信号传送到从站。
从站部分通过芯片由MC3362进行语音接收并通过PT2272解码。
通过该设计同时能实现主站对8个从站进行单呼和群呼功能,并通过LED进行显示。
ABSTRACTThe system that designs the main realization to build up a lord station to carry on the single work speech signal and stand to the lord from the station the speech signal receive. Shoot the part to mainly pass to shoot the chip MC2833 to deliver the speech signal through a coding of PT2262 from the station. Receive the part pass the chip to be carry on speech's receive by the MC3362 and pass the decoding of PT2272.Pass should design to can carry out the lord at the same time the station to 8 receive the single work call sign to deliver the signal from the station of function ,and display by LED.一、方案设计与比较:1、 调频和调幅的选择:方案一:采用调幅的发射接收机。
调幅发射接收机具有结构简单、外接芯片 少等优点。
无线呼叫系统设计方案一、需求分析随着现代化的发展,人们对生活质量的要求越来越高,无线呼叫系统应运而生。
无线呼叫系统可应用于各种场所,如医院、酒店、餐厅、办公室等。
本设计方案主要对一个适用于医院的无线呼叫系统进行设计。
1.1系统功能需求无线呼叫系统的主要功能为医院患者呼叫与医护人员停止服务的互动。
患者可以通过操作手持终端向医护人员发起呼叫请求,医护人员则可以接收并处理这些请求。
同时,医护人员也可以向患者发送停止服务请求,告知患者当前服务已完成或需要暂停。
1.2系统性能需求(1)可靠性:系统需要保证患者的呼叫请求能够可靠地发送给医护人员,并且医护人员能够及时地接收到这些请求。
同时,医护人员发出的停止服务请求也需要被患者可靠地接收到。
(2)实时性:系统需要保证患者的呼叫请求和医护人员的停止服务请求能够实时地传输和处理,以保证患者得到及时的医疗服务。
(3)扩展性:系统需要支持多个患者同时发起呼叫请求和医护人员同时接收和处理这些请求,以适应不同规模的医院使用。
(4)安全性:系统需要保证患者和医护人员的信息能够安全地传输和存储,防止信息泄露和篡改。
二、系统设计2.1硬件设计(1)患者手持终端:每个患者可以携带一个手持终端,通过该终端发起呼叫请求。
终端应具备呼叫按钮和显示屏,用于患者发起呼叫和接收医护人员的服务状态。
(2)医护人员终端:每个医护人员可以携带一个手持终端,通过该终端接收和处理患者的呼叫请求。
终端应具备接收呼叫请求的功能,并且能够显示患者信息和服务状态。
(3)服务器:用于接收和分发患者的呼叫请求以及接收和分发医护人员的停止服务请求。
服务器应具备高性能的处理能力和安全的存储能力,以保证系统的可靠性和安全性。
(4)无线网络设备:用于连接患者手持终端、医护人员终端和服务器之间的无线通信,应具备较大的网络带宽和稳定的信号传输能力。
2.2软件设计(1)患者端应用程序:患者手持终端上运行的应用程序,用于发起呼叫请求并接收医护人员的服务状态反馈。
无线医疗呼叫系统的设计探讨【摘要】本文主要探讨了无线医疗呼叫系统的设计,旨在提高医疗机构的医疗服务效率和质量。
引言部分介绍了无线医疗呼叫系统的背景和研究目的。
在首先详细分析了系统的功能设计,包括患者呼叫、医护人员接收和处理呼叫等功能。
然后探讨了系统架构设计和通信技术的选择,以确保系统的稳定性和可靠性。
接着讨论了用户界面设计和系统性能优化的重要性。
结论部分总结了本文的研究成果,展望了无线医疗呼叫系统的未来发展,并提出了一些建议以促进该系统在医疗领域的应用和推广。
最终,本文为无线医疗呼叫系统的设计和发展提供了有益的参考和建议。
【关键词】无线医疗呼叫系统、设计、探讨、引言、功能设计、系统架构设计、通信技术、用户界面设计、系统性能优化、结论、总结、展望、建议、未来发展。
1. 引言1.1 介绍无线医疗呼叫系统是一种利用无线通信技术实现医护人员和患者之间快速沟通的系统。
随着医疗技术的不断发展和医疗环境的不断改善,各大医疗机构对医护人员的工作效率和患者的医疗体验有了更高的要求。
设计一种高效、便捷、可靠的无线医疗呼叫系统变得尤为重要。
现代医院通常是一个庞大的系统,医护人员需要随时处理各种突发情况,而患者也需要及时得到医护人员的关注和帮助。
通过引入无线医疗呼叫系统,医护人员可以在任何时间、任何地点快速收到患者的呼叫信息,及时做出反应。
这不仅可以提高医护人员的工作效率,减少患者等待时间,还可以提升医疗服务的质量和效果。
无线医疗呼叫系统的引入不仅可以改善医疗机构的运作效率,还可以提升患者的医疗体验,缩短医疗服务的响应时间,降低医疗事故的发生率。
研究和设计一种功能强大、稳定可靠的无线医疗呼叫系统具有重要的现实意义和实践价值。
1.2 目的无线医疗呼叫系统是一种可以帮助医护人员更有效地响应患者呼叫的技术系统,其主要目的是提高医疗服务的效率和质量。
通过引入无线通信技术和智能设备,使医护人员可以更快速地收到患者的呼叫,并及时给予响应和处理。
无线医疗呼叫系统的设计探讨随着医疗行业的发展,无线医疗呼叫系统已经成为了一种必要的医疗设备。
它可以帮助医院提高工作效率,减少工作人员的工作负担,提高患者的满意度。
因此,本文将就无线医疗呼叫系统的设计进行探讨。
无线医疗呼叫系统主要由呼叫器、接收器以及显示屏等组成。
患者可以使用呼叫器进行呼叫,医护人员可以使用接收器接收呼叫信息,同时显示屏可以显示相关信息。
无线医疗呼叫系统可以帮助医生更好地管理患者,提供更加人性化的服务。
1、可靠性无线医疗呼叫系统的设计应该保证系统的稳定性和可靠性,以确保患者在紧急情况下可以快速的呼叫到医护人员。
2、实用性无线医疗呼叫系统应该非常实用,设计应该满足患者的需要,并且应该简单易懂、易于操作。
3、可扩展性无线医疗呼叫系统应该具备可扩展性,可以方便地进行升级与扩容,以满足未来的需求。
1、呼叫患者可以通过呼叫器进行呼叫,呼叫信息将会发送给接收器,医护人员可以及时响应患者的求助。
2、接收无线医疗呼叫系统具有接收呼叫信息的功能,医护人员可以及时接收呼叫信息,及时向患者提供帮助。
3、状态显示无线医疗呼叫系统可以显示患者的状态信息,例如患者的床位信息、呼叫等待时间等。
4、声光提示无线医疗呼叫系统可以通过声音和光提示医护人员有患者需要帮助,以提高响应速度和患者的安全性。
5、语音对讲无线医疗呼叫系统可以实现医护人员与患者之间的语音对讲,医护人员可以了解到患者的需求并及时提供帮助。
1、医院在医院中,无线医疗呼叫系统可以方便患者进行呼叫、方便医护人员接收呼叫信息,从而加快医生的工作效率,提高患者的就医体验。
2、养老院无线医疗呼叫系统可以帮助养老院提高服务质量,方便老年人进行呼叫,提高老年人的生活品质。
3、疗养院五、总结无线医疗呼叫系统可以帮助医院提高工作效率,减少工作人员负担,同时也可以提高患者的就医体验。
设计合理的无线医疗呼叫系统应该具备稳定性、实用性和可扩展性等特点,具有呼叫、接收、状态显示、声光提示、语音对讲等功能。
毕业论文题目:基于stm32的病房呼叫系统河北科技大学毕业设计成绩评定表毕业设计说明书中文摘要毕业设计说明书(论文)外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 课题的发展背景 (1)1.2 课题研究的目的和意义 (2)1.3 课题研究的内容和方法 (3)2 系统总体设计方案 (3)2.1 病房呼叫系统的总体构成 (3)2.2 系统的基本工作过程 (4)3 病房呼叫系统主机硬件电路设计 (5)3.1 显示模块电路设计 (6)3.2 键盘模块电路设计 (9)3.3 语音模块电路设计 (10)3.4 报警模块电路设计 (12)3.5 无线网卡模块电路设计 (13)3.6 电源电路设计 (13)3.7 stm32最小系统电路设计 (14)4 病房呼叫系统分机硬件电路设计 (16)4.1 呼叫器电路设计 (17)4.2 语音模块电路设计 (17)4.3 无线网卡模块电路设计 (17)4.4 电源电路设计 (17)4.5 stm32最小系统电路设计 (17)4.6 病房呼叫系统PCB版图设计 (17)5 病房呼叫系统软件设计 (18)5.1 主程序设计 (18)5.2 语音模块程序设计 (18)5.3 显示模块程序设计 (19)5.4 键盘模块程序设计 (20)5.5 无线传输模块程序设计 (20)5.6 软件调试 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A 源程序设计 (26)1 绪论随着全球老龄化进程的加快,全球生存环境的恶化,以及人类对健康关注的增加,医疗行业正快速膨胀。
人们对医疗水平的要求不断提高,特别是突发情况下病人请求值班医生或护士进行及时诊断或护理这一环节,对提高医院的管理服务质量显得尤其重要。
因此通过病房呼叫系统完成向医生的求助是一种极为方便有效的手段,相关的应用设计正逐步推出。
目前病房呼叫系统主要有两种,一种是有线式,一种是无线式。
而在我国,大多数医院都是采用的传统的有线式病房呼叫系统。
基于89S51单片机的无线病房呼叫系统软件设计第1章单片机与 AT89S51芯片概述1.1单片机简介单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),又称为微控制器(Micro controller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。
它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机,通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。
随着技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着片上系统方向发展。
单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。
1.2AT89S51介绍如图1-1为AT89S51引脚图图1-1 AT89S51引脚图AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供性价比高的解决方案。
AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
无线医疗呼叫系统的设计探讨无线医疗呼叫系统是一种为医院提供患者呼叫、护士呼叫和医生呼叫等服务的系统。
其设计主要涉及到硬件设备和软件系统两个方面。
在硬件设备方面,无线医疗呼叫系统主要包括呼叫器、显示屏和接收器等设备。
患者可以通过按下呼叫器上的按钮来向护士呼叫,护士和医生可以通过接收器获得呼叫信息并进行相应的处理。
显示屏则用于显示患者的呼叫信息,以帮助护士和医生快速了解患者的需求。
在软件系统方面,无线医疗呼叫系统可以采用分布式架构,将各个设备连接到一个统一的服务器,以实现呼叫信息的传输和处理。
服务器可以将接收到的呼叫信息分发给相应的护士和医生,并记录下呼叫的时间和内容等信息。
系统还可以提供实时的监控和报警功能,以确保患者的安全。
在设计无线医疗呼叫系统时,需要考虑以下几个方面。
系统应具备稳定的无线传输能力,以确保患者的呼叫信息能够准确传达给医护人员。
系统应具备高度的可靠性和安全性,以防止数据丢失或被非法获取。
系统应具备良好的扩展性,以适应医院规模的变化和日益增长的需求。
系统的界面应简洁明了,操作简单易懂,方便医护人员使用。
无线医疗呼叫系统的设计和应用可以极大地提高医院的工作效率和服务质量。
通过及时响应患者的呼叫,可以减少患者等待的时间,提高医护人员的工作效率。
系统可以记录下呼叫的时间和内容等信息,方便医院进行统计和分析,优化医院的资源配置和服务流程,提升医疗服务的质量。
通过实时监控和报警功能,可以保障患者的安全,避免患者出现意外情况。
无线医疗呼叫系统的设计需要考虑硬件设备和软件系统两个方面,具备稳定的无线传输能力和高度的可靠性和安全性,以满足医院不断增长的需求。
通过有效的应用,无线医疗呼叫系统可以提高医院的工作效率和服务质量,保障患者的安全和满意度。
病房无线呼叫系统的设计引言:在现代医院中,有时患者需要紧急呼叫医护人员,但是传统的呼叫方式可能不够高效。
为了提高医护人员对患者紧急呼叫的响应速度,病房无线呼叫系统应运而生。
本文将从硬件和软件两个方面对病房无线呼叫系统进行设计。
一、硬件设计:1.呼叫按钮:患者床头必须安装一个呼叫按钮,以便患者在需要时可以进行紧急呼叫。
呼叫按钮应该易于操作,且适合患者手部操作。
2.接收器设备:医护人员需携带一个接收器设备,以便能够接收到患者的呼叫信息。
接收器设备应小巧方便携带,同时能够接收并显示出患者床位号、呼叫类型等关键信息。
3.基站设备:为了保证无线信号的可靠传输,需在病房中安装基站设备。
基站设备负责接收患者的呼叫信息,并将信息传输给医护人员的接收器设备。
二、软件设计:1.患者管理系统:为了能够及时准确地识别患者床位号,需要建立一个患者管理系统。
患者管理系统可以将患者床位号与呼叫按钮进行绑定,确保无线呼叫系统能够准确地识别患者的呼叫信息。
2.呼叫信息处理系统:将患者的呼叫信息传输给医护人员之前,需要对呼叫信息进行处理,以区分呼叫类型的紧急程度。
呼叫信息处理系统应具备自动识别呼叫类型的功能,例如紧急呼叫、普通呼叫等。
3.呼叫分配算法:医院内的医护资源有限,为了在患者呼叫时能够迅速分配医护人员进行响应,需要建立一个呼叫分配算法。
呼叫分配算法应根据医护人员的位置、工作状态和患者呼叫类型等因素,将呼叫信息分配给最合适的医护人员。
三、系统流程:1.患者按下床头的呼叫按钮。
2.呼叫按钮发送呼叫信息给基站设备。
3.基站设备接收到呼叫信息后,将信息传输给呼叫信息处理系统。
4.呼叫信息处理系统根据呼叫类型进行处理,并将处理结果发送给医护人员的接收器设备。
5.医护人员接收到呼叫信息,并根据信息中的床位号、呼叫类型等关键信息进行响应。
四、系统优势:1.增加患者对医护人员的呼叫效率,减少等待时间,提高医院服务质量。
2.可根据不同的呼叫类型给予不同的响应优先级,更好地满足患者的需求。
基于单片机的病床呼叫系统的设计摘要病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断、护理的紧急呼叫工具,它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。
医院的竞争越来越激烈,商业医院的生存是第一位的,提升档次和服务质量迫在眉睫,陪护问题一直是医患矛盾的主体,也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题,使用病房呼叫系统,方便病人更快找到医生,以节约病人的宝贵时间系统是基于51系列的单片机设计的病床呼叫系统。
该系统以AT89C51单片机为核心辅以矩阵键盘、LED显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的能够实现病人和医护人员之间信息的传递。
每个病人要呼叫可以按键,同时会有蜂鸣器响,不同的数码管显示床位号,相应的指示灯亮。
这里主要矩阵键盘输入信号,这是编程的关键。
在该设计中每个病房都有一个按键,当患者有需要时,按下按键,此时值班室的显示屏可显示此患者的床位号,多人使用时可实现循环显示,医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。
此系统能够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。
关键词:AT89C51,矩阵键盘,LED,病床呼叫DESIGN OF WARDS CALL SYSTEMBASED ON MICROCONTROLLERABSTRACTWard call system is the patient's request to the doctor on duty or nurse emergency call tools for diagnosis, care, and it is mainly used to assist the hospital patient in the bed easily call the medical staff, the patient's request can be quickly sent to the duty doctor or nurse is to improve one of the essential equipment of hospital and ward level of care.Increasingly fierce competition in the hospital, commercial hospital survival is the first to enhance the grade and quality of service is imminent,accompany the issue has been the main body of the patient conflict, but also long-troubled health system quality of service issues, using the ward call system more convenient for patients to find a doctor to save the valuable time of the patient.The system is a ward call system based on the 51 series micro-chip design. The sy-stem uses AT89C51 micro-controller as the core, supplemented by matrix keybo ard, LED dot matrix display of a simple circuit and some analog and digital circuit s to achieve the transfer of information between patients and health care.In this design,each ward has a button, when patients in need, press the butto n, the display of the duty room to display the number of beds in this patient, people u se to achieve circular display, press the medical staff "response" to cancel the curre nt call. This system can provide a low cost, high efficiency, easy operation and eas y installation and maintenance system for the hospital.KEYWORD: AT89C51, matrix keyboard, LED, ward call目录前言 (5)第一章系统整体设计 (6)§1.1 功能与方案确定 (6)§1.1.1 功能要求 (6)§1.1.2 方案论证 (6)§1.1.3 总体结构框图 (7)§1.2 框架模块功能描述 (7)第二章系统硬件设计 (8)§2.1 硬件构成示意图 (8)§2.2 单片机介绍 (8)§2.3 主要单元模块介绍 (8)§2.3.1 控制器AT89C51 (8)§2.3.2键盘电路设计 (11)§2.3.3显示电路设计 (15)§2.3.3报警电路设计 (17)§2.3.4控制电路设计 (17)第三章系统软件设计 (18)§3.1 系统软件环境介绍 (18)§3.1.1 KEIL_C (18)§3.1.2 Protues ISIS (18)§3.2 系统程序设计 (20)§3.2.1 系统主程序流程图 (20)§3.2.2 显示程序流程图 (22)§3.2.3 键盘扫描流程图 (22)第四章系统调试与结果 (24)§4.1 硬件调试 (24)§4.2 软件调试 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)前言伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速发展,越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务,这必将使医院之间的竞争日趋激烈。
单工无线呼叫系统设计毕业论文目录摘要 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。
1. 总体设计方案 (2)1.1 设计思路 (2)1.2 方案论证与比较 (2)1.3 系统组成 (8)2 单元硬件电路设计 (9)2.1 发射部分电路的设计 (9)2.1.1压控振荡器的设计 (9)2.1.2 锁相环电路设计 (10)2.1.3 功率放大电路设计 (11)2.2 接收部分电路的设计 (12)2.2.1 CXA1238S芯片 (12)2.2.2 高放选频回路 (14)2.2.3 本机振荡器 (15)2.2.4 中频窄带滤波器 (15)2.2.5音频功率放大器 (16)2.3 PT2262/2272编码/解码电路设计 (17)2.3.1 PT2262/2272芯片介绍 (17)2.3.2 PT2262/2272编码/解码电路 (18)2.4 抗干扰措施 (19)3软件和硬件测试流程3.1 软件设计和硬件设计的关系 (20)3.2 发射部分程序设计 (20)3.3 接收部分程序设计 (21)4 系统测试 (22)4.1 测试使用的仪器 (22)4.2 指标测试和测试结果 (22)4.2.1发射部分的指标测试和测试结果 (22)4.3 波形观察及距离测量 (22)4.4 结果分析 (23)致谢 (23)附录1 使用说明 (23)附录2主要元器件清单 (24)附录3电路原理图及印制板图 (25)附录4部分程序清单 (33)1. 总体设计方案1.1 设计思路题目要求设计一个单工无线呼叫系统,实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
设计分发射和接收两大模块,方框图如图1.2.1所示。
发射部分采用数字频率合成技术,由变容二极管和集成压控振荡器芯片实现振荡频率的电压控制及对载波的调频调制;加入由频率合成芯片、高速分频器、运算放大器和晶体振荡器等组成的数字锁相环路,使输出频率稳定度达到与参考晶振同等水平;收音电路以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片为主体,用一个固定的电压值控制振荡器的振荡频率,使其接收频率与发射频率对应。
采用编码解码电路实现题目所要求的一点对多点、主站具有拨号选呼和群呼功能以及数据传输业务的功能;显示部分利用液晶显示模块,显示呼叫方式、业务类型以及英文短信内容。
为了尽量增加传输距离和降低系统的波形失真,必须采取有效的措施。
图1.2.1 系统基本框图1.2 方案论证与比较1)调制体制的方案论证与选择方案一:采用调频体制。
它由三部分组成,即频率合成器、音频处理器和FM波的缓冲放大器。
频率合成器的作用是产生一个振荡频率稳定度极高的FM 信号,它是调制器的核心部件;音频处理器的作用是将各种各样的音频信号经过处理后,变成输出阻抗和电平基本一样的信号,再将这些信号加至压控振荡器的变容二极管上;射频缓冲放大器起缓冲、放大、匹配和滤波的作用。
方案二:采用调幅体制。
一般调幅发射机的组成框图如图1.2.2所示,其工作原理是:载波振荡器产生标准的载波信号,一路是线路输入和话筒输入的语音信号经语音放大后在AM调制器中进行幅度调制;另一路是呼叫信号或英文短信进入基带信号放大与整形电路后与载波信号进行幅度调制;调制后,功放级将调制后的信号的功率放大到所需发射的功率,再经天线发射出去。
图1.2.2 调幅发射组成框图方案选择:本系统可以采取调幅体制或调频体制。
调频系统与调幅系统相比,具有较强的抗干扰能力。
本系统采用调频体制,数据收发也采用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:PLL频率合成。
用MC145152和VCO电路进行频率合成,采用闭环控制。
故存在反馈,能得到精度和稳定度很高的频率信号。
图1.2.3频率合成原理框图方案二:采用LC振荡电路。
比如西勒振荡电路,具体电路图如图1.2.3所示。
该电路较易起振,输出振荡频率和振幅也较为稳定,波形好,调谐范围也比较宽。
电路的振荡频率为,但其调试比较复杂。
图1.2.5西勒振荡电路方案选择: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。
方案二的电路比方案一的电路简单,但是其短期频率稳定度差;而采用频率合成法产生的高频振荡信号的频率稳定度接近晶振的频率稳定度;且失真度很小。
故本设计采用方案一。
(3)接收模块的设计方案论证与选择方案一:采用CXA1238作为接收机电路的核心IC。
CXA1238是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音集成电路。
它的电源电压适应范围宽:2~10V范围内电路均能正常工作,且具有立体声和调谐指示LED驱动电路以及FM静噪功能等。
FM专业收音电路常采用大规模集成IC CXA1019、CXA1238等大规模集成芯片来实现。
方案二:采用CXA1019作为接收机电路的核心IC。
CXA1019是日本索尼公司研制的单片大规模接收机电路,它包含了AM/FM收音机从天线输入、高频放大、混频、本振到中频放大、检波直至低频(音频)功率放大的所有功能。
除此之外,还具有调谐指示,电子音量控制等一些辅助功能。
方案选择:上述两种方案实现的功能基本相同,但CXA1238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CXA1019所力所不能及的。
故选用方案一。
因CXA1238内部带解调电路,可以对语音及数据调制后的信号进行解调。
(4)数据传输的设计方案论证与选择单工无线呼叫系统要求一点对多点传送,且主站具有拨号和群呼功能,同时增加英文短信的数据传输业务;从主站输入的英文短信经转换后形成连串的数字信号,这就需要把这数字信号调制发射出去,并且在接收端应把调制信号解调并加以识别显示出来;发射部分预置从站号码发送或群发,接收部分则只有相应的台号接收。
方案一:采用二进制振幅键控(ASK)调制与解调法。
ASK有乘法器实现法和键控法两种实现方法,乘法器实现法的原理方框图如图1.2.6所示,其数字信号与载频为f c的余弦信号进行混频得到调制信号;振幅键控信号解调有两种方法,即同步解调法和包络解调法,同步解调方框原理如图1.2.7所示。
图中u ASK(t)信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰,相乘器进行频谱反相搬移,以恢复基带信号。
低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰,解调的相干载波用2cos2πf c t。
图1.2.6 ASK调制器框图图1.2.7 ASK同步解调方框图方案二:采用微控制器和PT2262/2272组成的编码/解码电路。
PT2262/2272是一对CMOS工艺制造的低功耗低价位带地址、数据编码/解码功能,是目前在无线通讯电路中作地址编码识别和数据传输最常用的芯片之一。
PT2262/2272发射接收电路原理框图分别如图 1.2.8和图 1.2.9所示。
在发射端,微控制器对PT2262的地址位进行预置(即设定台号的代码),同时输入短信内容,通过微控制器进行短信编码后产生相应的数据去预置PT2262的数据位后,再调制发射出去;接收端,把接收到的信号进行解调放大后,送至PT2272,解码后在数据位产生对应的数据,通过微控制器进行短信解码后在液晶上显示所发送的短信内容。
图1.2.8 采用PT2262编码电路的发射原理框图图1.2.9 采用2272解码电路的接收原理框图方案选择:上述两种方案都可以发送并且接收数字信号,但它们的原理不同,方案一是采用数字调制,而本设计发射部分的主体是频率合成技术,数字调制则无法把数字信号调制发射出去;方案二采用常用的PT2262/2272编码/解码电路,可靠性高,且与系统兼容;综上所述,本设计采用方案二。
(5)自动控制模块的设计方案论证与选择单工无线呼叫系统的自动控制部分直接关系到系统“智能化”与“自动化”的实现,其控制方案的拟定,考虑了以下两个方面。
发射和接收的控制方框图分别如图1.2.10和图1.2.11所示。
图1.2.10 发射部分控制方框图图1.2.11 接收部分控制方框图方案一: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,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特性。
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AT89S52,实现对收发模块的控制。
1.3 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1.2.15和图1.2.16所示。
其中发射部分的集成电路MC1648、MC145152、MC12022、低通滤波器和晶振构成锁相环频率合成器、音频处理器、数据编码器、单片机进行数据处理、按键处理、LCD驱动。
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1.2.15 发射部分组成框图图1.2.16 接收部分组成框图2 单元硬件电路设计2.1 发射部分电路的设计2.1.1压控振荡器的设计压控振荡器主要由压控振荡器芯片MC1648、变容二极管V149以及LC谐振回路构成。
MC1648需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路。
为达到最佳工作性能,在工作频率时要求并联谐振回路的Q L≥100。
电源采用+5V的电压,一对串联变容二极管背靠背与该谐振回路相连,调整加在变容二极管上的电压大小,使振荡器的输出频率稳定在35MHz。
图2.1.1为压控振荡器电路图。
图2.1.1 压控振荡器电路图压控振荡电路由芯片内部的VT8、VT5、VT4、VT1、VT7和VT6,10脚和12脚外接LC谐振回路(含V149)组成正反馈(反相720°)的正弦振荡电路。