【正文】 .............................................................. 9 電路原理圖說明 ............................................................................................ 9 芯片說明 ........................................................................................................ 9 觸發(fā)電路（多諧振蕩電路） ............................................................................ 10 電路原理圖說明 ......................................................................................... 10 芯片說明 ..................................................................................................... 10 編碼電路 ............................................................................................................ 11 電路原理圖說明 .......................................................................................... 11 芯片說明 ...................................................................................................... 12 調(diào)制倍頻電路 .................................................................................................... 14 電路原理圖說明 .......................................................................................... 15 頻率調(diào)制（ FM）原理 ................................................................................ 15 芯片說明 ...................................................................................................... 16 高頻功率放大電路 ............................................................................................ 18 電路原理圖說明 .......................................................................................... 18 IV 4 分機(jī)系統(tǒng)電路總原理 ....................................................................................... 20 5 調(diào)試 ........................................................................................................................ 21 硬件調(diào)試的目標(biāo) ................................................................................................ 21 電路調(diào)試 ............................................................................................................ 21 PCB板的調(diào)試 .................................................................................................... 21 印 制電路板的設(shè)計(jì)步驟 .................................................................................... 22 6 結(jié)論 ........................................................................................................................ 23 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 25 致謝 ............................................................................................................................ 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .................................................................... 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 ......................................................................... 28 附錄 1 發(fā)送端原理圖 ........................................................................................ 29 附錄 2 接收端原理圖 ........................................................................................ 30 1 緒論 1 1 緒論 課題背景及研究的目的和意義 我國(guó)已經(jīng)跨入了全面建設(shè)小康社會(huì)的時(shí)期，建設(shè)“ 和諧社會(huì)”成為現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)，如何更好地加強(qiáng)水上運(yùn)輸監(jiān)管設(shè)施的建設(shè)，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，保護(hù)環(huán)境，保障經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，成為港航部門的重中之重。近年來(lái)，隨著陸路交通逐步顯現(xiàn)物流運(yùn)量瓶頸，提高水運(yùn)效率，改善水運(yùn)監(jiān)管環(huán)境逐步成為沿江各城市的發(fā)展戰(zhàn)略。在傳統(tǒng)“黃金水道”的長(zhǎng)三角和運(yùn)河沿線地區(qū)，各個(gè)主要城市都在制定雄心勃勃的“水運(yùn)強(qiáng)市”、“數(shù)字港航”工程計(jì)劃，充分發(fā)揮其內(nèi)河航運(yùn)的優(yōu)勢(shì)，降低物流運(yùn)輸成本，提高經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，以利于進(jìn)一步支持經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展。 在實(shí)際業(yè)務(wù)環(huán)境中，信息技術(shù) 獲得了廣泛和深遠(yuǎn)的應(yīng)用。各個(gè)內(nèi)河港航城市均已投入大量人力物力加快信息網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)步伐和科技投入力度，例如建立健全整個(gè)航區(qū)的船舶中心數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)港航管理業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)船舶年審、進(jìn)出港簽證、稽征繳費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管、信息綜合利用等業(yè)務(wù)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化動(dòng)態(tài)管理。這些依靠先進(jìn)信息技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不停航檢查，打破了“屬地管理”的傳統(tǒng)模式，為打造“數(shù)字港航”奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，但在這些系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管模塊中，仍然采用人工錄入船名船號(hào)的采集方式。如果出現(xiàn)船名船號(hào)被遮蓋、夜間看不清、船舶流量過大及操作者困乏的狀況，這就可能造成船名船號(hào) 無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，成為打造“數(shù)字港航”的最大瓶頸。那么，有沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法解決船舶船號(hào)的自動(dòng)識(shí)別呢？有，這就是近幾年走向成熟的新技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID）。 RFID 是起源于上世紀(jì) 50年代的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸式通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別目的。一個(gè)典型的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)通常由標(biāo)識(shí)特定目標(biāo)物體的電子標(biāo)簽、接收電子標(biāo)簽信號(hào)的閱讀器以及應(yīng)用軟件組成。與傳統(tǒng)的磁卡、接觸式 IC 卡相比， RFID 技術(shù)完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)，適合于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化操作且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí) 別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。電子標(biāo)簽可以采用特殊的封裝方式，有效抵御油漬、灰塵污染等惡劣環(huán)境的腐蝕和侵襲。 射頻識(shí)別系統(tǒng)按電子標(biāo)簽的供電方式可分為有源和無(wú)源兩類。無(wú)源標(biāo)簽所需工作能量需要從讀寫器發(fā)出的射頻波束中獲取，經(jīng)過整流、存儲(chǔ)后提供，成本較低，但射頻功率較大。有源標(biāo)簽本身帶有微型電池，由于不需要射頻供電，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 其識(shí)別距離更遠(yuǎn)，讀寫器需要的功率較小，具有讀寫穩(wěn)定、防沖突性能佳、攜帶物品信息量大等優(yōu)點(diǎn)，這在船舶識(shí)別應(yīng)用中都是關(guān)鍵的性能要求 [1] 。 課題的要求及指標(biāo) 該系統(tǒng)主要用在對(duì)進(jìn)出港口 的船只進(jìn)行識(shí)別，它由設(shè)在岸上的主機(jī)和裝在船上的分機(jī)兩部分組成。船只進(jìn)出港口時(shí)，主機(jī)發(fā)出問訊信號(hào)，船上分機(jī)收到該信號(hào)后，能自動(dòng)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。主機(jī)收到該信號(hào)后，可識(shí)別出該船只的“身份”。該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。 本課題的要求及技術(shù)指標(biāo)如下： a．為提高可靠性及保密性，主機(jī)和分機(jī)均采用無(wú)線編碼信號(hào)，發(fā)射功率＞； b．主機(jī)收到分機(jī)信號(hào)后，能發(fā)出提示音并顯示裝置的編號(hào)； c．設(shè)計(jì)出電路圖，裝配圖，并進(jìn)行裝配，調(diào)試。 研究者的工作任務(wù) 本課題所設(shè)計(jì)的方案由建立在基站上的主機(jī)和設(shè) 置在船舶上的分機(jī)兩部分組成，研究者的工作為分機(jī)部分的研究。研究者完成本課題所需任務(wù)如下： a．熟悉課題所屬背景以及研究的目的和意義； b．熟練掌握課題實(shí)現(xiàn)所需的軟硬件的知識(shí)和使用方法，并利用 Protel軟件完成相關(guān)的電路圖和程序； c．對(duì)其進(jìn)行調(diào)試和聯(lián)調(diào)，確認(rèn)能與主機(jī)部分進(jìn)行有效的接收發(fā)送以及識(shí)別信號(hào)的功能； d．將研究?jī)?nèi)容整理成論文。 課題的內(nèi)容簡(jiǎn)介 第一章：簡(jiǎn)述無(wú)線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)船舶應(yīng)用的背景意義，本課題的研究?jī)?nèi)容，要求和研究者的任務(wù)； 第二章：陳述設(shè)計(jì)的大綱以及相關(guān)技術(shù)支持，原理圖框架和結(jié)構(gòu)； 第 三章 ： 分述各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)所需芯片的結(jié)構(gòu)功能和原理； 第四章 ： 對(duì)整個(gè)電路運(yùn)作的原理進(jìn)行陳述； 第五章 ： 對(duì)完成的電路進(jìn)行 PCB調(diào)試的方法，注意事項(xiàng)及調(diào)試結(jié)果； 第六章 ： 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后總結(jié)。 2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案 3 2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案 實(shí)現(xiàn)原理 設(shè)在基站的主機(jī)發(fā)出信號(hào)后，船舶上的分機(jī)天線接收后解調(diào)，經(jīng)過濾波放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度。經(jīng)初步處理后的信號(hào)解碼后傳到觸發(fā)電路后使其產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖促使編碼電路開始工作，對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，告訴主機(jī)接受到的信號(hào)的來(lái)源船只編號(hào)。然后對(duì)編碼后的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制及放大，增強(qiáng)信 號(hào)的抗干擾能力以達(dá)到傳送的要求。最后將經(jīng)多次處理后的信號(hào)發(fā)送出去給主機(jī)接受，這樣分機(jī)的任務(wù)就算完成了。 電路原理框圖 整個(gè)系統(tǒng)分為接收端和發(fā)送端兩大模塊，其中接收端由濾波放大電路，譯碼電路 和觸發(fā)電路（單穩(wěn)）組成；發(fā)送端由觸發(fā)電路（多諧振蕩），編碼電路和調(diào)制倍頻電路組成。具體原理框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)電路原理框圖 實(shí)現(xiàn)分電路功能簡(jiǎn)介及所用芯片 濾波放大：由天線接收到的信號(hào)因?yàn)橐资芴鞖獾韧饨缫蛩馗蓴_，均以高頻信號(hào)作為載 波。為了還原本來(lái)的信號(hào)，需要通過濾波放大電路進(jìn)行變頻放大。這里用到 MC3363 芯片。 譯碼電路：將編碼器輸入的二進(jìn)制代碼狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來(lái)含義的電路。這里用到 MC145027 芯片。 編碼電路：對(duì)分機(jī)（各船舶）進(jìn)行編號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為可以用以通信，傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式，用以區(qū)分各分機(jī)，這里采取二進(jìn)制編碼，范圍 0~99，用到 MC145026 芯片。 觸發(fā)電路：通過控制產(chǎn)生觸發(fā)電平來(lái)使編碼器工作。這里用到 NE555 芯片。西安工業(yè)大學(xué)北方 信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 調(diào)制倍頻電路： 我們需要的信號(hào)由于頻率、帶寬以及易受干擾等原因，不適合直接用天線發(fā)射 ，所以就使用一個(gè)高頻信號(hào)作為載波，把需要傳輸?shù)男盘?hào)混入載波中，通過天線發(fā)射，本課題中采用調(diào)頻（ FM）方式，提高我們需要的信號(hào)的抗干擾能力便于傳輸。這里用到 MC2833 芯片。 高頻功放電路： 高頻功率放大 電路 用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。 這里用到三個(gè) 三極管組成的電路進(jìn)行功率放大。此電路后接一個(gè)濾波電路，濾掉雜質(zhì)信號(hào) [2]。