无线自动识别系统电路的设计设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无线自动识别系统电路的设计设计.精品文档.西安工业大学本科毕业设计（论文）题目：无线自动识别系统电路的设计（分机部分）系 别： 电子信息系 专 业： 通信工程 班 级： B090310 学 生： 陈少雄 学 号： B09031002 指导教师： 沈保成 2013年06月毕业设计（论文）任务书系别 电子信息系 专业 通信工程 班级 B090310姓名 陈少雄 学号 B09031002 1.毕业设计(论文)题目： 无线自动识别系统电路的设计（分机部分） 2.题目背景和意义： 目前大型船只均装有国际通用AIS自动识别系统，来进行身份识别。而对于中小

2、型船只来说，AIS系统过于昂贵的价格和过于复杂的系统功能使得该系统不适用于中小型船只的基本身份识别。本课题所设计的系统就是针对这一点，专为中小型船只的身份识别提供便利。该系统主要用在对进出港口的船只进行识别，它由设在岸上的主机和装在船上的分机两部分组成。船只进出港口时，主机发出问讯信号，船上分机收到该信号后，能自动发出应答信号。主机收到该信号后，可识别出该船只的“身份”。该系统具有一定的实用价值。 3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标)： 1）为提高可靠性及保密性，主机和分机均采用无线编码信号，发射功率0.5W；2）主机收到分机信号后，能发出提示音并显示装置的编号；3）设计出电路图，装

3、配图，并进行装配，调试。 4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点)：本设计要求完成整个无线自动识别系统的功能设计，并进行装配调试。设计工作要求严格按照学校的计划安排和各项规范进行，保质保量完成任务书中各项工作，技术指标满足要求并认真撰写学位论文。 13周：查阅相关专业资料，选定方案，开题； 48周：进行详细的方案设计、功能模块划分以及设备器件选型等，以及对硬件设备进行初步的了解和掌握，软件的初步应用和调试； 第9周第10周：利用Protel99完成电路图的封装，确保电路的可行； 第11周第12周：与主机进行接收发送的联调，实现课题的目的； 第13周第15周：撰写毕业论文，进行毕业答

4、辩。 5.毕业设计(论文)的工作量要求 撰写15000字论文 图纸(幅面和张数)*： A4（标准幅面210mm297mm） 其他要求： 提供完整的无线自动识别系统电路的设计，并完成与课题相关的3000字左右的英文文献资料翻译。 指导教师签名： 年 月 日 学 生 签 名： 年 月 日系主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。2 带*项可根据学科特点选填。无线自动识别系统电路的设计（分机部分） 摘 要射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标

5、并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k134.2k）、高频（13.56MHz）、超高频，无源等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。本课题主要用在对进出港口的船只进行识别，它由设在岸上的主机和装在船上的分机两部分组成。船只进出港口时，主机发出问讯信号，船上分机收到该信号后，能自动发出应答信号。主机收到该信号后，可识别出该船只的“身份”。本课题基于FRID射频识别技术对进港船舶身份编号识别进行研究。仅以设在船舶上的船载设备进行设计讨论。关键词: 滤波放大；编码；调频；高频功率放大

6、Design of Wireless Automatic Identification System Circuits(The Extension Part) Abstract Radio frequency identification is RFID (Radio Frequency IDentification) technology, also known as electronic tags, radio frequency identification, is a kind of communication technology, through the specific targ

7、et radio signal recognition and to read and write data, between without recognition system with specific objectives to establish mechanical or optical contact. Commonly used with low frequency (125k134.2k), high frequency (13.56MHz), ultra high frequency, passive technology. The RFID reader is mobil

8、e and fixed, and the application of RFID technology is very broad, such as: library, access control system and food safety traceability. This topic mainly used on import and the ships in the harbour were identified, which is composed of the shore of the host and installed in the ships extension of t

9、wo parts. Ports, host sends the information signal, the ship received the signal after the extension, can automatically send a response signal. The host receives the signal, which can identify the ships identity. This project is based on the FRID radio frequency identification technology to study th

10、e arrival of ship identification number recognition. The equipment in the ship is only discussed in the paper.Key Words: Filter Amplifier；Coding；Frequency Modulation；High Frequency Power Amplifier目 录1 绪论11.1课题背景及研究的目的和意义11.2课题的要求及指标21.3研究者的工作任务21.4课题的内容简介22 设计实现方案32.1实现原理32.2电路原理框图32.3实现分电路功能简介及所用芯片

11、33 子电路模块设计53.1 滤波放大电路53.1.1电路原理图说明53.1.2 芯片介绍53.1.3电路介绍63.2译码电路83.2.1电路原理图说明83.2.2芯片说明83.3触发电路（单稳态电路）93.3.1电路原理图说明93.3.2芯片说明93.4 触发电路（多谐振荡电路）103.4.1 电路原理图说明103.4.2 芯片说明103.5编码电路113.5.1电路原理图说明113.5.2芯片说明123.6调制倍频电路143.6.1电路原理图说明153.6.2频率调制（FM）原理153.6.3芯片说明163.7高频功率放大电路183.7.1电路原理图说明184 分机系统电路总原理205 调

12、试215.1硬件调试的目标215.2电路调试215.3 PCB板的调试215.4印制电路板的设计步骤226 结论23参考文献25致谢26毕业设计（论文）知识产权声明27毕业设计（论文）独创性声明28附录1 发送端原理图29附录2 接收端原理图301 绪论1.1课题背景及研究的目的和意义我国已经跨入了全面建设小康社会的时期，建设“和谐社会”成为现阶段我国社会经济发展的一个重要目标，如何更好地加强水上运输监管设施的建设，确保人民生命财产安全，保护环境，保障经济的持续发展，成为港航部门的重中之重。近年来，随着陆路交通逐步显现物流运量瓶颈，提高水运效率，改善水运监管环境逐步成为沿江各城市的发展战略。在

13、传统“黄金水道”的长三角和运河沿线地区，各个主要城市都在制定雄心勃勃的“水运强市”、“数字港航”工程计划，充分发挥其内河航运的优势，降低物流运输成本，提高经济社会的综合竞争力，以利于进一步支持经济建设的快速发展。 在实际业务环境中，信息技术获得了广泛和深远的应用。各个内河港航城市均已投入大量人力物力加快信息网络化建设步伐和科技投入力度，例如建立健全整个航区的船舶中心数据库，依据港航管理业务实现船舶年审、进出港签证、稽征缴费、现场监管、信息综合利用等业务的信息化、网络化动态管理。这些依靠先进信息技术的系统应用，实现了不停航检查，打破了“属地管理”的传统模式，为打造“数字港航”奠定了扎实的基础，但

14、在这些系统的现场监管模块中，仍然采用人工录入船名船号的采集方式。如果出现船名船号被遮盖、夜间看不清、船舶流量过大及操作者困乏的状况，这就可能造成船名船号无法实现自动识别，成为打造“数字港航”的最大瓶颈。那么，有没有经济实用的办法解决船舶船号的自动识别呢？有，这就是近几年走向成熟的新技术，即射频识别技术（RFID）。 RFID是起源于上世纪50年代的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式通信交换数据以达到识别目的。一个典型的RFID应用系统通常由标识特定目标物体的电子标签、接收电子标签信号的阅读器以及应用软件组成。与传统的磁卡、接触式IC卡相比，RFID技术完成识别工作时无须人工干预，适合

15、于实现系统的自动化操作且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。电子标签可以采用特殊的封装方式，有效抵御油渍、灰尘污染等恶劣环境的腐蚀和侵袭。 射频识别系统按电子标签的供电方式可分为有源和无源两类。无源标签所需工作能量需要从读写器发出的射频波束中获取，经过整流、存储后提供，成本较低，但射频功率较大。有源标签本身带有微型电池，由于不需要射频供电，其识别距离更远，读写器需要的功率较小，具有读写稳定、防冲突性能佳、携带物品信息量大等优点，这在船舶识别应用中都是关键的性能要求1 。1.2课题的要求及指标 该系统主要用在对进出港口的船只进行识别，它由设在岸上的主机和装在船上的分

16、机两部分组成。船只进出港口时，主机发出问讯信号，船上分机收到该信号后，能自动发出应答信号。主机收到该信号后，可识别出该船只的“身份”。该系统具有一定的实用价值。 本课题的要求及技术指标如下： a为提高可靠性及保密性，主机和分机均采用无线编码信号，发射功率0.5W； b主机收到分机信号后，能发出提示音并显示装置的编号； c设计出电路图，装配图，并进行装配，调试。1.3研究者的工作任务本课题所设计的方案由建立在基站上的主机和设置在船舶上的分机两部分组成，研究者的工作为分机部分的研究。研究者完成本课题所需任务如下：a熟悉课题所属背景以及研究的目的和意义；b熟练掌握课题实现所需的软硬件的知识和使用方法

17、，并利用Protel软件完成相关的电路图和程序；c对其进行调试和联调，确认能与主机部分进行有效的接收发送以及识别信号的功能；d将研究内容整理成论文。1.4课题的内容简介第一章：简述无线自动识别系统船舶应用的背景意义，本课题的研究内容，要求和研究者的任务；第二章：陈述设计的大纲以及相关技术支持，原理图框架和结构；第三章：分述各个模块的结构以及实现所需芯片的结构功能和原理；第四章：对整个电路运作的原理进行陈述；第五章：对完成的电路进行PCB调试的方法，注意事项及调试结果；第六章：进行毕业设计的最后总结。2 设计实现方案2.1实现原理设在基站的主机发出信号后，船舶上的分机天线接收后解调，经过滤波放大

18、电路对信号进行滤波放大，增强信号的强度。经初步处理后的信号解码后传到触发电路后使其产生时钟脉冲促使编码电路开始工作，对信号进行编码，告诉主机接受到的信号的来源船只编号。然后对编码后的信号进行调制及放大，增强信号的抗干扰能力以达到传送的要求。最后将经多次处理后的信号发送出去给主机接受，这样分机的任务就算完成了。2.2电路原理框图整个系统分为接收端和发送端两大模块，其中接收端由滤波放大电路，译码电路和触发电路（单稳）组成；发送端由触发电路（多谐振荡），编码电路和调制倍频电路组成。具体原理框图如图2.1所示。 图2.1系统电路原理框图2.3实现分电路功能简介及所用芯片 滤波放大：由天线接收到的信号因

19、为易受天气等外界因素干扰，均以高频信号作为载波。为了还原本来的信号，需要通过滤波放大电路进行变频放大。这里用到MC3363芯片。译码电路：将编码器输入的二进制代码状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。这里用到MC145027芯片。编码电路：对分机（各船舶）进行编号，并将其转换为可以用以通信，传输和存储的信号形式，用以区分各分机，这里采取二进制编码，范围099，用到MC145026芯片。触发电路：通过控制产生触发电平来使编码器工作。这里用到NE555芯片。调制倍频电路：我们需要的信号由于频率、带宽以及易受干扰等原因，不适合直接用天线发射，所以就使用一个高频信号作为载波，把需要传输的信号混入

20、载波中，通过天线发射，本课题中采用调频（FM）方式，提高我们需要的信号的抗干扰能力便于传输。这里用到MC2833芯片。高频功放电路：高频功率放大电路用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。这里用到三个三极管组成的电路进行功率放大。此电路后接一个滤波电路，滤掉杂质信号2。 3 子电路模块设计3.1 滤波放大电路由天线接收到的信号因为易受天气等外界因素干扰，均以高频信号作为载波。为了还原本来的信号，需要通过解调电路进行变频。这里用到MC3363芯片。3.1.1

21、电路原理图说明由天线接收到的高频信号经过LC选频电路甄选出49.7MHz的信号，经射频晶体管放大后，再经第一混频器放大并变频为10.7MHz的中频信号。该中频信号外部滤波后输入第二混频器进一步放大并变频为455kHz的低中频信号，由18管脚经过两个非门送入MC145027芯片进行译码工作。图3.1为MC3363芯片原理图。图3.1 MC3363原理图3.1.2 芯片介绍MC3363是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带VHF调频接收电路，主要应用于语音通讯和数据传输的无线接收机。片内包含一个高放晶体管，振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、场强指示驱动及载频检波电路等从天线输入到音频输

22、出的二次变频所有的全部电路，同样包含了混频用一本振缓冲输出，FSK检波数据限幅比较器。具有低供电电压、低功耗、极高灵敏度和信噪比，广泛应用于语音和数字通讯的接收设备。其特点如下： a.输入带宽使用内部本地振荡器时为200MHz，使用外部本地振荡器时为450MHzb.有射频放大器晶体管c.是完整的双变频系统d.工作电压低：Vcc=2.0到7.0Ve.功耗电流小：Vcc=3.0V时，Icc=3.6mA（典型值），不包括射频放大器晶体管f.灵敏度高：使用内部射频放大器晶体管，信纳比为12dB，输入典型值为0.3uVg.有数据限幅比较器h.接收信号强度指示器（RSSI）动态范围为60dBi.所需外围元

23、件少j.采用Motorola公司的MOSAIC工艺制造3 MC3363最大额定值说明如表3.1所示。表3.1 MC3363最大额定值 参数 引出端符号数值单位电源电压8Vcc(max)7.0Vdc 工作电压范围8Vcc2.0 to 6.0Vdc 输入电压C = 5.0 Vdc)1, 28V1281.0Vrms 静噪输出电压（峰值）19V19 0.7 to 8.0Vpk 结温度TJ150C 工作环境温度范围TA 40 to + 85C 贮存温度范围Tstg 65 to + 150C3.1.3电路介绍MC3363是一个完整的FM窄宽接收机（从射频放大器到音频前置放大器输出）。其工作电压低，可用于窄

24、带话音及数据链路系统，功耗低，灵敏度高，镜频干扰抑制效果好。MC3363电特性如表3.2所示。表3.2 MC3363电特性（Vcc=5.0V，F0=49.7MHz，Ta=25度）参数引出端最小值典型值最大值单位功耗电流（载波检测低）84.58.0 mA3.0 dB限幅灵敏度（射频放大器未用）0.72.0 Vrms20 dB S/N 时的灵敏度（射频放大器未用）1.0第一混频器输入电阻（并联Rp）1, 28690W第一混频器输入电容（并联Cp）1, 287.2 pF第一混频器变换电压增益（Avc1，开路）18 dB第二混频器变换电压增益（Avc2，开路）21第二混频器输入灵敏度（20dB S/N

25、）(10.7MHz i/P)2110 Vrms限幅器输入灵敏度（20dB S/n）（455kHz i/p）9100射频晶体管直流消耗电流41.01.52.5 mAdc噪声输出电平（射频信号=0mV）1670mVrms恢复出的音频信号（射频信号电平=1.0mV）16120200mVrms恢复出的音频信号的门限（射频信号=1.0mV）162% %检波器输出阻抗16400W数据比较器输出电压高18Vcc Vdc数据比较器输出电压低180.10.1 Vdc数据比较器门限电压差1770110150 mV表头驱动灵敏度1270100135 nA/dB载波检测门限（低于Vcc）120.530.640.77

26、Vdc静噪输出阻抗高1910 MW静噪输出阻抗低1925 W 第一本振用于在PLL频率合成接收机中作为VCO。MC3363可以与MC145026结合使用，构成用在46/49无绳电话波段上的双芯片十信道频率合成接收机；也可与MC14515X系列的CMOSPLL频率合成器及MC120XX系列的ECL前置分频结合，用于VHF频率合成，频率可达200MHz。对于单信道系列，第一本振可用晶体来控制，频率可达60MHz。频率跟高时，可在引出端25和26加一个外部振荡信号一建议电平取100mA左右。第一混频器的传输特性可以再450MHz以内平坦度都较好（中频保持10.7MHz）。第二本振采用考比兹振荡器，晶

27、体控制，工作频率典型值为10.245MHz。混频器经过双平衡以减小寄生响应。第一、第二混频器的变换增益典型值分别为18dB、21dB。混频器增益相对电源电压时稳定的。用户采用陶瓷滤波器进行变频4。3.2译码电路将编码器输入的二进制代码状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。这里用到MC145027芯片。3.2.1电路原理图说明MC145027解码器用于接收MC145026输出的编码数据流。当解码器地址和编码器地址状态相并连续收到两组相同编码信号时，VT端由低电平跳变为高电平以指示接收有效，同时中断计算机进行接收。MC145027译码器原理图如图3.2所示。图3.2 MC145027原理图3

28、.2.2芯片说明MC145027是与编码器MC145026所对应的译码器，有A1A5五位地址，当其与编码器当中的A1/D1A5/D5设置状态相同时，VT端即变为高电平，指示发送有效，而把编码器中的A6/D6A9/D9作为数据从D6D9端输出。在与MC145026配对使用时，MC145026的地址位A1/D1A5/D5可以编为三个状态，而数据位只能编成“0”和“1”两种状态，若数据位编为“开路”，则在译码器MC145027中自动译成“1”。这个在后面介绍发送端时会说明。在编码器中选定Rs，Rtc，Ctc（选定公式方法在后文MC145026介绍中）后，按下式选择译码器中的阻容件，R1*C1=3.9

29、5Rtc*Ctc：R2*C2=77Rtc*Ctc 5。 3.3触发电路（单稳态电路）该设计模块的功能是产生触发脉冲使编码电路工作。由单稳电路和多谐振荡电路两部分组成。3.3.1电路原理图说明电路原理图如图3.3所示，在输入脉冲的触发下，其输出端产生一个具有恒定宽度的矩形脉冲，也就是说当触发脉冲被触发后，会翻转到另一个状态，而该状态又是暂时稳定的，经过时间t后又回到初始状态。触发脉冲经过三极管控制继电器工作，使发送端的振荡器工作，所以也可看作是一个控制电路。图3.3 触发电路原理图3.3.2芯片说明单稳态触发器的特点是，在输入脉冲的触发下，其输出端产生一个具有恒定宽度的矩形脉冲，也就是说当触发脉

30、冲被触发后，会翻转到另一个状态，而该状态又是暂时稳定的，经过时间t后又回到初始状态。单稳态触发器通常用于脉冲信号展宽，延迟及整形。此外，还可作振荡器、数字滤波器和频率-电压变换器等。NE555的高触发端TH（6脚）和放电端D（7脚）接RC定时电路，低触发端TL（2脚）外接触发信号。单稳态触发器的定时时间就是输出脉冲的宽度Tw。Tw1.11R1C163.4 触发电路（多谐振荡电路） 接收端的单稳电路使继电器工作，控制电键闭合，多谐振荡电路开始工作，分别产生一个高低电平，经过三极管分送到两个MC145026编码器使其工作。3.4.1 电路原理图说明 电阻R1、R6和电容C9构成定时电路。定时电容C

31、9上的电压UC作为高触发端TH（6脚）和低触发端TL（2脚）的外触发电压。放电端D（7脚）接在R1和R2之间。电压控制端K（5脚）不外接控制电压而接入高频干扰旁路电容C10（0.01uF）。直接复位端R（4脚）接高电平，使NE555处于非复位状态。图3.4为多谐振荡电路原理图7。图3.4 多谐振荡电路原理图3.4.2 芯片说明NE555引脚功能 ： Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 Vcc，下缘须低于1/3 Vcc 。 Pin 3 (输出) -当时间周期

32、开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到0伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 Vcc电压以下移至2/3 Vcc以上时启动这个动作。 Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的

33、电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)8。多谐振荡器的放电时间常数分别为tPH0.7（R1+R2）C1 tPL0.7R2C1振荡周期T和振荡频率f分别为T=tPH+tPL0.7（R1+2R2）C1f=1/T1/0.7（R1+2R2）C13.5编码电路对分机（各船舶）进行编号，并将其转换为可以用以通信，传输和存储的信号形式，用以区分各分机，这里采取二进制编码，范围099，需要用到MC145026芯片两片，分管两位二进

34、制码高低位。3.5.1电路原理图说明如图3.5所示，此芯片14端口与三极管分别相连，分由一个高低电平控制。15端口为编码电路地址码，与主机的设置一致，6，7，9，10四个端口为数据码，所提供的数据即为该分机的编号。这里我设计的为0001和0000，即为10号船舶。当主机收到分机发送的信号后，便可以识别本船的身份。第11、12、13端口外接阻容器，决定内部时钟振荡频率。编好的信号由15管脚输出9。 图3.5 编码电路原理图3.5.2芯片说明此组芯片是摩托罗拉公司生产的用于通信配对使用的最新芯片。编码芯片MC145026可对9位输入信息（地址位A1A5，数据位D6D9）进行编码，编码后每个数据位用

35、两个脉冲表示：“1”编码为两个宽脉冲；“0”编码为两个窄脉冲；“开路”编码为一宽脉冲和一窄脉冲交叉。当TE端输入脉冲上升沿时，编码后的数据流开始由D0串行输出。对于每9位数据信息，能看作是个数据字，为了提高通信的安全性，编解码芯片对每个数据字发送两次，接收两次。 第11、12、13脚外接阻容件，决定内部时钟振荡频率。第14脚TE端是发送控制端，当TE端接低电平时，开始发送数据流：当TE端开路时，IC内部有一个上拉电阻使其保持为高电平，编码器完全禁止，时钟振荡器停止振荡，IC功耗降至最低，仅零点几个微安，故无需加设电源开关。第8脚接电源负，第16脚接电源正。编码器中时钟振荡频率F范围可以从1Hz

36、到1MHz。对于1kHzF20k，Rtc10k，400PCtc15u。这个在上文介绍MC145027译码器时有过提及，即为编码器Rs，Rtc，Ctc的选定方法。10编码器MC145026 的11 脚RS是内部时钟振荡器的正反馈输入脚，由RS脚输入外部时钟信号可代替内部时钟振荡器的振荡信号，这时12脚CT和13脚RT 悬空不用。编码器的工作时序如图3.6所示，图3.6将1个发送周期分成了4个时间段并进行了压缩。图中的TE为输入的控制信号波形，DO为发送的数据信号波形，在此，数据A1A2A3A4A5A6A7A8A9= Z0Z101011，式中的Z代表开路，RS为输入的时钟信号波形。由图可知，在t0

37、时刻之前，TE保持高电平， 发送停止，DO输出为低电平；在t0时刻，TE由高电平变为低电平，1个发送周期开始，经过若干时钟周期之后，TE由低电平变为高电平，发送工作仍在继续，直至发送周期结束；t0t1是发送周期的引导时间段，含16个时钟周期；从t1开始DO 输出数据，t1t4为首发时间段，其间t1t2为发送数据A1 的位周期，t2t3发送数据位A2A8，波形从略，t3t4为发送数据A9 的位周期，每个位周期含8个时钟周期，宽脉冲占空比为7/ 8，窄脉冲占空比为1/ 8；t4t5为两次发送的间隔时间段，含24个时钟周期；t5t8为重发时间段，它是t1t4的重复。t8以后发送停止。DO在引导时间段

38、、间隔时间段以及停止发送时均保持为低电平。1个发送周期所含的时钟周期数可按下式计算：发送周期=引导时间+ 间隔时间+位周期18=16+24+818=184个时钟周期。编码器和译码器配合使用时，要求二者的时钟频率基本一致。其工作频率范围很宽，可从1Hz到1MHz，当编码器的时钟频率f在1kHz400kHz范围内变动时，可按以下算式确定译码器的外接电阻和电容：R1C1= 1. 72/ f ，R2C2= 19. 5R1C111。TE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H L图3.6 编码器工作时序 3.

39、6调制倍频电路我们需要的信号由于频率、带宽以及易受干扰等原因，不适合直接用天线发射，所以就使用一个高频信号作为载波，把需要传输的信号混入载波中，通过天线发射，本课题中采用调频（FM）方式，提高我们需要的信号的抗干扰能力便于传输。这里用到MC2833芯片。3.6.1电路原理图说明调制部分制作原理图如图3.7图所示，经过编码后的信号从5脚输入然后经过低频放大后到4脚，4脚与5脚之间的电阻起到负反馈的作用。之后信号到3管脚经可变电抗到1管脚，然后经过一个晶体管后到管脚16、15，管脚1、2、16、15及之间的元件组成一个压控振荡器。信号经过压控振荡器后经过缓冲器到14管脚，然后进入选频电路，到13管

40、脚，此时信号进行一级放大，12管脚接地，放大后的信号从11管脚输出，再进入选频电路，到8管脚进入第二次放大，7管脚同12管脚接地，经两级放大后的信号从9管脚输出。信号电路中输出缓冲器同时作为三倍频器，产生49.7MHz的射频载波，49.7MHz射频输出功率是10dBmW（10mW，50负载）12。 图3.7 MC2833电路原理图3.6.2频率调制（FM）原理 实现频率调制的方式一般有两种: 一是直接调频, 二是间接调频。 a. 直接调频 根据调频信号的瞬时频率随调制信号成线性变化这一基本特性, 可以将调制信号作为压控振荡器的控制电压, 使其产生的振荡频率随调制信号规律而变化, 压控振荡器的中

41、心频率即为载波频率。显然, 这是实现调频的最直接方法, 故称为直接调频。b. 间接调频将调制信号积分后调相, 是实现调频的另外一种方式, 称为间接调频。 或者说, 间接调频是借用调相的方式来实现调频。 本次设计中所用频率调制芯片MC2833为直接调频，所以对间接调频不作过多介绍。变容二极管调频电路是广泛采用的一种直接调频电路。MC2833调频芯片采用的是晶振变容二极管调频电路。通过图3.8可以从图像上清楚的看出高频振荡电压和变容二极管结电容之间的关系。图3.8 变容二极管上叠加高频振荡电压对结电容的影响 电路中通过调制信号的幅值变化改变压控变容二极管的电容，从而进一步通过电容的改变控制振荡电路

42、的频率，实现电压幅值变化控制频率偏移13。3.6.3芯片说明Motorola公司生产的MC2833是单片集成FM低功率发射器电路，适用于无绳电话和其它调频通信设备。以下是MC2833的电路原理和应用。图3.9是MC2833内部结构和由它组成的调频发射机电路。MC2833内部包括话筒放大器、射频压控振荡器、缓冲器、两个辅助晶体管放大器等几个主要部分，需要外接晶体、LC选频网络以及少量电阻和电感14。 图3.9 MC2833的外部引脚排列和内部结构图 a. 电源电压范围较宽，为2.8V9.0V b. 外接电子元件较少 c. 当电源电压为4.0V，载频为166MHz时，最大频偏可达10kHz d.

43、调制灵敏度可达15Hz/mV e. 输出最大功率为10mW（50负载）芯片MC2833的高性价比是我们选择它作为发射芯片的主要原因，芯片在频率调制发射中的主要应用如下： 外部产生的音频信号从5脚输入，经放大后去控制可变电抗元件。可变电抗元件的直流偏压由片内参考电压VREF经电阻分压后提供。由片内振荡电路、可变电抗元件、外接晶体和15、16脚两个外接电容组成的晶振直接调频电路(Pierce电路)产生载频为16.5667MHz的调频信号15。 变容二极管调频电路为了提高中心频率稳定度，可以加入晶振，但加入晶振后又会使最大线性频偏减小。为了增大最大线性频偏，即扩展晶振的频率控制范围，可以采用串联或并联电感的方法。电感越大，频率控制范围越大，