【正文】 ....................... 21 單片機與芯片的連接 ............................................................................ 21 4. 調(diào)頻發(fā)射機的軟件程序設(shè)計 ................................................................................. 23 BH1415 的控 制模塊 ....................................................................................... 23 利用鍵盤控制 BH1415 的發(fā)射頻率值 ....................................................... 23 5. 調(diào)頻發(fā)射機的調(diào)試 ................................................................................................. 26 硬件部分調(diào)試 .............................................................................................. 26 軟件部分的調(diào)試 .......................................................................................... 26 系統(tǒng)整體調(diào)試 .............................................................................................. 27 結(jié)論 .................................................................................................................................. 29 致謝 .................................................................................................................................. 30 參考文獻 .......................................................................................................................... 31 附件一 .............................................................................................................................. 32 附件二 .............................................................................................................................. 33 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1. 緒論 課題背景 隨著科技的發(fā)展， 通信在我們的生活中已經(jīng)變得愈發(fā)愈重要，廣義的說，通信即為發(fā)信者和收信者之間傳遞消息的 各種 方式。而把這些傳遞消息和發(fā)送消息的設(shè)備統(tǒng)一起來，便構(gòu)成了通信系統(tǒng)，現(xiàn)代通信系統(tǒng)相對傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，主要在于消息載體的改變，現(xiàn)代通信系統(tǒng)以電信號為主要載體 。通信系統(tǒng)的組成如下圖 所示，包括 6 個部分。 通信系統(tǒng)的基本組成 ① 信息源主要作用是將發(fā)信者提供的模擬信號轉(zhuǎn)化為可以通過介質(zhì)傳送的電信號，以方便傳送； ② 發(fā)送設(shè)備主要負責信號的處理，通俗的講，發(fā)送設(shè)備有兩大任務(wù)，電信號的調(diào)制和電信號的放大。將基帶信號變換成合適信道傳輸特性傳輸?shù)念l帶信號這一過程稱為調(diào)制。它是利用基帶信號去控制載波信號的某一個參數(shù)，讓這個參數(shù)隨著基帶信號的大小而線性變化的處理過程。比如在連續(xù)波調(diào)制中，簡諧振蕩的振幅、頻率、和初相位這 3 個參數(shù)可以改變，因此用基帶信號來控制這 3 個參數(shù)中的某一個即可實現(xiàn)信號的調(diào)制，所對應(yīng)的 3 種調(diào)制方式分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相 ，通常將基帶信號稱為調(diào)制信號，將高頻振蕩信號稱為載波信號，把已經(jīng)調(diào)至過的高頻震蕩波稱之為已調(diào)信 號或者為已調(diào)波。信號的放大，則指的是將已調(diào)信號和調(diào)制信號的電壓和功率進行放大和濾波等處理過程，使得信號能夠更好的實現(xiàn)傳輸。 ③ 信道是用于傳輸信號的通道，按照傳輸介質(zhì)的不同，信道分為有線信道和無線信道。信道既能為信號的傳輸提供通路，又會對信號的傳輸造成限制與損耗。 ④ 接受設(shè)備就是將成功通過信道的已調(diào)信號進行接受，并且處理后再傳送給收信者。一般的經(jīng)過信道傳輸?shù)男盘柖继貏e微弱，需要先經(jīng)行放大，再經(jīng)行解調(diào)。解調(diào)就是在已調(diào)波中恢復出基帶信號的過程。解調(diào)是調(diào)制的反 過程。接受設(shè)備必須具備選擇有用信號的功能，來解決傳輸過程中產(chǎn)生的各種干擾信號。 ⑤ 收信者把接收設(shè)備產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)化為自然信號，如聲音、圖像等。 ⑥ 噪聲是在傳輸過程中必須出現(xiàn)的干擾，這種干擾來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部。通常我們把通信系統(tǒng)大體分為 3 部分：由信息源和發(fā)送設(shè)備構(gòu)成的發(fā)送端，也稱為發(fā)射機；傳輸介質(zhì) —— 信道；以及由接受設(shè)備和收信者構(gòu)成的接收端，也稱為接收機。由此可見，發(fā)射機在現(xiàn)代通信中有顯著的地位，發(fā)射信息源 發(fā)送設(shè)備 信道 接收設(shè)備 收信者 噪聲源 發(fā)送端 接收端 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 機的基本要求是以足夠的功率、合適的載波頻率、適當?shù)恼{(diào)制方 式以及較高的功率效率將所需要傳輸?shù)幕鶐盘柾ㄟ^天線發(fā)射出去。而科技越來越發(fā)達，便對發(fā)射機的設(shè)計要求也更加嚴密。發(fā)射機的發(fā)射頻率或載波頻率要有更高 的準確度以及穩(wěn)定性；發(fā)射頻率或者載波頻率捷變的能力更強；頻譜純度和功率效率更 高； 所以，對發(fā)射機研究具有更強的實際意義和應(yīng)用前景。 本篇論文主要研究基于BH1415 芯片的調(diào)頻發(fā)射機，并且進行電路的設(shè)計。 無線通信系統(tǒng)概述 現(xiàn)代通信系統(tǒng)按照信號的種類，分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng) 。 模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 模擬通信系統(tǒng)模型 發(fā)送端的信息源把傳送的語音信息、圖像信息等連續(xù)變化的模擬信息轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)變化的電信號 ，但是由于這種電信號的頻譜分量較低，從而不能直接進行傳輸。為了解決這一問題，就需要調(diào)制器發(fā)揮作用，調(diào)制器將這種具有較低頻譜分量的信號進行調(diào)制，使其變換為頻率較高而且適合在信道中傳輸?shù)母哳l電信號。實現(xiàn)信號調(diào)制的電路稱之為調(diào)制電路，相應(yīng)的設(shè)備稱之為調(diào)制器。而在接收端，把高頻電信號進行處理得到基帶信號的過程叫做解調(diào)，相應(yīng)的電路稱之為解調(diào)電路，相應(yīng)的設(shè)備稱之為解調(diào)器，解調(diào)器將得到的基帶信號再傳輸給模擬終端，模擬終端依據(jù)連續(xù)變化電位再得到連續(xù)變化的原始模擬信號。這便是模擬通信系統(tǒng)的工作原理。 在無線模擬通信系統(tǒng)中，傳 輸媒介是自由空間，依據(jù)電磁波的波長或者頻率范圍，電磁波在自由空間的傳播方式也不同，且信號傳輸?shù)挠行院涂煽啃砸膊煌?，因此使得通信系統(tǒng) 的構(gòu)成和工作機理也 有很大的 不同。 數(shù)字 通信 系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)是以數(shù)字信號為載體傳送消息的通信系統(tǒng)，它傳輸?shù)男盘柺请x散的，基本結(jié)構(gòu)如 所示。 信息源 調(diào)制器 信道 解調(diào)器 模擬終端 噪聲源 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信息源產(chǎn)生和發(fā)出信息信號，若信息原來并非電信號，那么信息源必須將其轉(zhuǎn)化為便于通信系統(tǒng)傳輸?shù)碾娦盘枴?受信者則需要把接受到的信號轉(zhuǎn)化為原來的信息。但是無論是把信號變?yōu)樾畔?，還是把信息變?yōu)樾盘枺@兩種變換總是線性的。發(fā)送設(shè)備主要包括信源編碼器、信道編碼器和數(shù)字調(diào)制器；接收設(shè)備主要包含信源譯碼器、信道譯碼器和數(shù)字調(diào)制器。發(fā)送設(shè)備將信息源產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)化為適合在信道傳輸?shù)碾娦盘枺邮赵O(shè)備則把從信道接受的信號轉(zhuǎn)化為收信者可以識別且 能 完美轉(zhuǎn)化的信號。 上圖中，譯碼器和編碼器采用兩兩串接結(jié)構(gòu)，目的是將依賴于信源的編碼器和依賴于 信道的編碼器以及依賴于接受者的譯碼器和依賴于信道的譯碼器分開，因為它們之間的功能以及實現(xiàn)方式完全不一樣。下面分別介紹這兩組編碼器和兩組譯碼器： (1).信源編碼器：信源編碼器的作用是把信源輸出的信號變換成適合于數(shù)字通信系統(tǒng)處理和傳輸?shù)臄?shù)字信號。若信源信號為模擬信號，則信源編碼器首先要對該信號進行 A/D轉(zhuǎn)換 ，使得該信號成為時間上離散的、幅度取值有限并且按照一定規(guī)律組合的數(shù)字脈沖串，通常將這個過程稱為脈沖編碼調(diào)制（ PCM），簡稱編碼。信源的編碼一般有 3 個過程，即取樣、量化和編碼。我們把編碼后的每組數(shù)字稱為代碼或 者碼字，每組數(shù)字中的每個單元數(shù)字 又 稱之為碼元。為了提高傳輸?shù)挠行?，降低?始信號的冗余度，編碼過程還存在著對數(shù)字的壓縮 —— 在保證信號一定 傳輸質(zhì)量 為前提，以更少的數(shù)字脈沖表示原來的信息。就此而言，也常把信源編碼稱為頻帶壓縮編碼或者數(shù)據(jù)壓縮編碼。 (2).信源譯碼器：信源譯碼器的作用與信源編碼器的 作用 相反。 (3).信道編碼器和信道譯碼器：信道編碼器和信道譯碼器在數(shù)字通信系統(tǒng)中是成對出現(xiàn)的。信道編碼器位于 通信系統(tǒng)的 發(fā)送端，信道譯碼器位于接收端， 它 們的存在是為了解決數(shù)字通信的可靠性 問題 。因為在信息 的 傳輸過程中往往會出現(xiàn)一些誤差，從而產(chǎn)生差錯，形成錯碼（也稱誤碼），信道編碼器在每隔一段時間自動為數(shù)字信號附加一些數(shù)字代碼，而接收端在檢測到該數(shù)字代碼時，根據(jù) 相應(yīng)的 協(xié)議， 對接收信號進行糾錯從而消信息源 信源編碼器 信道編碼器 數(shù)字調(diào)制器 信道 數(shù)字調(diào)制器 信道譯碼器 信源譯碼器 受信者 噪聲源 蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 除誤碼。這些被附加的代碼又被稱為監(jiān)督碼元。這種傳輸控制技術(shù)大幅度的提高了信息的傳輸質(zhì)量。 編碼器輸出的信號（編碼脈沖序列）是數(shù)字基帶信號，可以直接在有線信道中傳輸，這類系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶系統(tǒng)， 但是 對于大多數(shù)衛(wèi)星信道、微波信道以及高頻信道，它們具有的共同特性是帶通信 道特性，為了使基帶型信號和帶通型信號相匹配，必需存在調(diào)制和 解調(diào) ， 像 這樣的系統(tǒng)也稱為數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。為了提高數(shù)字信號在信道上的傳輸效率，通常我們會把基帶信號調(diào)制到高頻信號上，這個過程稱為調(diào)制，同理，根據(jù)數(shù)字信號控制高頻信號參數(shù)的不同，數(shù)字調(diào)制方式也分為數(shù)字調(diào)幅（幅移鍵控 ASK）、數(shù)字調(diào)頻（頻移鍵控 FSK）和數(shù)字調(diào)相（相移鍵控 PSK）等多種。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。利用調(diào)制傳輸信號的傳輸方式稱為頻帶傳輸。即數(shù)字傳輸技術(shù)包括頻帶傳輸 技術(shù)和基帶傳輸技術(shù)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，信息的傳輸過程和接受過程必須做到同步，否則會出現(xiàn)很多亂碼和誤碼，從而影響信息的傳輸效率。 一般的，根據(jù)信道編碼 、信道譯碼以及各部件的工作目的，我們把信道編譯碼、調(diào)制與解調(diào)以及信道這些部件合起來稱為數(shù)字傳輸系統(tǒng)。 模擬通信系統(tǒng)相比數(shù)字通信系統(tǒng)而言，占據(jù)的頻帶更低，設(shè)備的復雜程度遠遠低于數(shù)字通信系統(tǒng)。而 數(shù)字通信相比模擬通信 也 有以下優(yōu)點： (1).抗干擾能力強。由于數(shù)字信號存在信道編碼和譯碼，使得數(shù)字信號有一定的再生能力。只要數(shù)字信號未失去被判別能力，中繼系統(tǒng)會依據(jù)協(xié)議對數(shù)字信號進行重定位，從而去除傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲和干擾。 (2).通過差錯控制技術(shù)，數(shù)字通信系統(tǒng)能夠自己發(fā)現(xiàn)并且改正傳輸中出現(xiàn)的錯誤，大大的提高了傳輸質(zhì) 量。 (3).數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，可以通過最新的計算機技術(shù)控制信號的傳輸，提高了通信的效率和可靠性，實現(xiàn)了通信的自動化和智能化 (4).數(shù)字通信系統(tǒng)可以通過簡單的邏輯電路處理，從而具有良好的保密性。 (5).由于數(shù)字集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)集成度越來越高，體積也變得越來越小。 (6).與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)可以傳輸更多的信息。 由于數(shù)字通信系統(tǒng)具備以上優(yōu)點，數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為當今社會的主流。 通信系統(tǒng)的主要 性能指標 對于通信系統(tǒng)的評價，往往要從多個方面進行分析，包括信息傳輸?shù)?有效性、可靠蘭州交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 性、標準型、經(jīng)濟性、適應(yīng)性和使用維修方便性等。僅從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜矗饕闹笜诉€是有效性和可靠性。有效性是通信系統(tǒng)速度的象征，可靠性是通信系統(tǒng)質(zhì)量的象征 。 人們總是希望通信可以既有效又可靠，但是這一過程往往又是矛盾的，有效性高則可靠性低，相反可靠性高則有效性低。 (1) 通信系統(tǒng)的 有效性 ① 碼元傳輸速率 R?? 碼元傳輸速率又稱為傳碼率或波特率，是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元個數(shù)，單位為Baud。 ② 信息傳輸速率 R?? 信息傳輸速率 R??又稱傳信率，是指單位時間內(nèi)通信系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔⒘?，單位為bit/s 或者 b/s（比特 /秒）。 R?? = ?????? 式 () 其中