【正文】 .......26畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .....................................................................27畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(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 01 緒論 課題背景及研究的目的和意義我國已經(jīng)跨入了全面建設(shè)小康社會的時期，建設(shè)“和諧社會”成為現(xiàn)階段我國社會經(jīng)濟發(fā)展的一個重要目標，如何更好地加強水上運輸監(jiān)管設(shè)施的建設(shè)，確保人民生命財產(chǎn)安全，保護環(huán)境，保障經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，成為港航部門的重中之重。在傳統(tǒng)“黃金水道”的長三角和運河沿線地區(qū)，各個主要城市都在制定雄心勃勃的“水運強市” 、 “數(shù)字港航”工程計劃，充分發(fā)揮其內(nèi)河航運的優(yōu)勢，降低物流運輸成本，提高經(jīng)濟社會的綜合競爭力，以利于進一步支持經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展。各個內(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，例如建立健全整個航區(qū)的船舶中心數(shù)據(jù)庫，依據(jù)港航管理業(yè)務(wù)實現(xiàn)船舶年審、進出港簽證、稽征繳費、現(xiàn)場監(jiān)管、信息綜合利用等業(yè)務(wù)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)管理。如果出現(xiàn)船名船號被遮蓋、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無法實現(xiàn)自動識別，成為打造“數(shù)字港航”的最大瓶頸。 RFID 是起源于上世紀50年代的一項自動識別技術(shù)。一個典型的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)通常由標識特定目標物體的電子標簽、接收電子標簽信號的閱讀器以及應(yīng)用軟件組成。電子標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。無源標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、存儲后提供，成本較低，但射頻功率較大。 課題的要求及指標 該系統(tǒng)主要用在對進出港口的船只進行識別，它由設(shè)在岸上的主機和裝在船上的分機兩部分組成。主機收到該信號后，可識別出該船只的“身份” 。 本課題的要求及技術(shù)指標如下： a．為提高可靠性及保密性，主機和分機均采用無線編碼信號，發(fā)射功率＞； b．主機收到分機信號后，能發(fā)出提示音并顯示裝置的編號； c．設(shè)計出電路圖，裝配圖，并進行裝配，調(diào)試。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．熟練掌握課題實現(xiàn)所需的軟硬件的知識和使用方法，并利用 Protel 軟件完成相關(guān)的電路圖和程序；c．對其進行調(diào)試和聯(lián)調(diào)，確認能與主機部分進行有效的接收發(fā)送以及識別信號的功能；d．將研究內(nèi)容整理成論文。2 設(shè)計實現(xiàn)方案22 設(shè)計實現(xiàn)方案 實現(xiàn)原理設(shè)在基站的主機發(fā)出信號后，船舶上的分機天線接收后解調(diào)，經(jīng)過濾波放大電路對信號進行濾波放大，增強信號的強度。然后對編碼后的信號進行調(diào)制及放大，增強信號的抗干擾能力以達到傳送的要求。 電路原理框圖整個系統(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。 圖 系統(tǒng)電路原理框圖 實現(xiàn)分電路功能簡介及所用芯片 濾波放大：由天線接收到的信號因為易受天氣等外界因素干擾，均以高頻信號作為載波。這里用到 MC3363 芯片。這里用到 MC145027 芯片。觸發(fā)電路：通過控制產(chǎn)生觸發(fā)電平來使編碼器工作。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）3調(diào)制倍頻電路：我們需要的信號由于頻率、帶寬以及易受干擾等原因，不適合直接用天線發(fā)射，所以就使用一個高頻信號作為載波，把需要傳輸?shù)男盘柣烊胼d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的抗干擾能力便于傳輸。高頻功放電路：高頻功率放大電路用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，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)的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。此電路后接一個濾波電路，濾掉雜質(zhì)信號 [2]。為了還原本來的信號，需要通過解調(diào)電路進行變頻。 電路原理圖說明由天線接收到的高頻信號經(jīng)過 LC 選頻電路甄選出 的信號，經(jīng)射頻晶體管放大后，再經(jīng)第一混頻器放大并變頻為 的中頻信號。圖 為 MC3363芯片原理圖。片內(nèi)包含一個高放晶體管，振蕩西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）5電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、場強指示驅(qū)動及載頻檢波電路等從天線輸入到音頻輸出的二次變頻所有的全部電路，同樣包含了混頻用一本振緩沖輸出，F(xiàn)SK 檢波數(shù)據(jù)限幅比較器。其特點如下： 200MHz，使用外部本地振蕩器時為450MHz：Vcc= 到 ： Vcc= 時，Icc=（典型值），不包括射頻放大器晶體管：使用內(nèi)部射頻放大器晶體管，信納比為 12dB，輸入典型值為（RSSI ）動態(tài)范圍為 60dB Motorola 公司的 MOSAIC 工藝制造 [3] MC3363 最大額定值說明如表 所示。28 Vrms 靜噪輸出電壓（峰值） 19 V19 177。 TJ 150 單C 工作環(huán)境溫度范圍 177。 40 to + 85 單C 貯存溫度范圍 177。 65 to + 150 單C 電路介紹MC3363 是一個完整的 FM 窄寬接收機（從射頻放大器到音頻前置放大器輸出） 。MC3363 電特性如表 所示。 mA177。 Vrms20 dB S/N 時的靈敏度（射頻放大器未用） 177。第一混頻器輸入電阻（并聯(lián)—Rp） 1, 28 177。 單第一混頻器輸入電容（并聯(lián)—Cp） 1, 28 177。 pF第一混頻器變換電壓增益（Avc1，開路） 177。 dB第二混頻器變換電壓增益（Avc2，開路） 177。第二混頻器輸入靈敏度（20dB S/N）( i/P)21 177。 Vrms限幅器輸入靈敏度（20dB S/n）（455kHz i/p）9 177。射頻晶體管直流消耗電流 4 mAdc噪聲輸出電平（射頻信號=0mV） 16 177。 mVrms恢復出的音頻信號（射頻信號電平=）16 120 200 177。 2% 177。 400 177。 177。 Vdc數(shù)據(jù)比較器門限電壓差 17 70 110 150 mV表頭驅(qū)動靈敏度 12 70 100 135 nA/dB載波檢測門限（低于 Vcc） 12 Vdc靜噪輸出阻抗—高 19 177。 M單靜噪輸出阻抗—低 19 177。 單單單單 第一本振用于在 PLL 頻率合成接收機中作為 VCO。對于單信道系列，第一本振可用晶體來控制，頻率可達 60MHz。第一混頻器的傳輸特性可以再 450MHz 以內(nèi)平坦度都較好（中頻保持 ） ?；祛l器經(jīng)過雙平衡以減小寄生響應(yīng)?；祛l器增益相對電源電壓時穩(wěn)定的。 譯碼電路將編碼器輸入的二進制代碼狀態(tài)翻譯成輸出信號，以表示其原來含義的電路。 電路原理圖說明MC145027 解碼器用于接收 MC145026 輸出的編碼數(shù)據(jù)流。MC145027 譯碼器原理圖如圖 所示。在與 MC145026 配對使用時， MC145026 的地址位 A1/D1—A5/D5 可以編為三個西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）8狀態(tài)，而數(shù)據(jù)位只能編成“0”和“1”兩種狀態(tài)，若數(shù)據(jù)位編為“開路”，則在譯碼器 MC145027 中自動譯成 “1”。在編碼器中選定 Rs，R tc，C tc（選定公式方法在后文 MC145026 介紹中）后，按下式選擇譯碼器中的阻容件，R 1*C1=*Ctc：R 2*C2=77Rtc*Ctc [5]。由單穩(wěn)電路和多諧振蕩電路兩部分組成。觸發(fā)脈沖經(jīng)過三極管控制繼電器工作，使發(fā)送端的振蕩器工作，所以也可看作是一個控制電路。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常用于脈沖信號展寬，延遲及整形。NE555 的高觸發(fā)端 TH（6 腳）和放電端 D（7 腳）接 RC 定時電路，低觸西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）9發(fā)端 TL（2 腳）外接觸發(fā)信號。Tw≈R 1C1[6] 觸發(fā)電路（多諧振蕩電路） 接收端的單穩(wěn)電路使繼電器工作，控制電鍵閉合，多諧振蕩電路開始工作，分別產(chǎn)生一個高低電平，經(jīng)過三極管分送到兩個 MC145026 編碼器使其工作。定時電容 C9 上的電壓 UC 作為高觸發(fā)端 TH（6 腳）和低觸發(fā)端 TL（2 腳）的外觸發(fā)電壓。電壓控制端 K（5 腳）不外接控制電壓而接入高頻干擾旁路電容 C10（） 。圖 為多諧振蕩電路原理圖 [7]。 Pin 2 (觸發(fā)點) 這個腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動它的時間周期。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）10 Pin 3 (輸出) 當時間周期開始 555 的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少 伏的高電位。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。它通常被接到正電源或忽略不用。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。當這個接腳的電壓從1/3 Vcc 電壓以下移至 2/3 Vcc 以上時啟動這個動作。 Pin 8 (V +) 這是 555 個計時器 IC 的正電源電壓端。多諧振蕩器的放電時間常數(shù)分別為tPH≈（R 1+R2）C 1 tPL≈R2C1振蕩周期 T 和振蕩頻率 f 分別為T=tPH+tPL≈（R 1+2R2）C 1f=1/T≈1/[（R 1+2R2）C 1] 編碼電路對分機（各船舶）進行編號，并將其轉(zhuǎn)換為可以用以通信，傳輸和存儲的信號形式，用以區(qū)分各分機，這里采取二進制編碼，范圍 0~99，需要用到MC145026 芯片兩片，分管兩位二進制碼高低位。1~5 端口為編碼電路地址碼，與主機的設(shè)置一致，6，7，9，10 四個端口為數(shù)據(jù)碼，所提供的數(shù)據(jù)即為該分機的編號。當主機收到分機發(fā)送的信號后，便可以識別本船的身份。編好的信號由 15 管腳輸出 [9]。編碼芯片MC145026 可對 9 位輸入信息（地址位 A1～A5，數(shù)據(jù)位 D6～D9）進行編碼，編碼后每個數(shù)據(jù)位用兩個脈沖表示：“1” 編碼為兩個寬脈沖； “0”編碼為兩個窄脈沖；“開路 ”編碼為一寬脈沖和一窄脈沖交叉。對于每 9 位數(shù)據(jù)信息，能看作是個數(shù)據(jù)字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對每個數(shù)據(jù)字發(fā)送兩次，接收兩次。第 14 腳 TE 端是發(fā)送控制端，當 TE 端接低電平時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)流：當 TE 端開路時，IC 內(nèi)部有一個上拉電阻使其保持為高電平，編碼器完全禁止，時鐘振蕩器停止振蕩，IC 功耗降至最低，僅零點幾個微安，故無需加設(shè)電源開關(guān)。編碼器中時鐘振蕩頻率 F 范圍可以從 1Hz 到 1MHz。這個在上文介紹 MC145027 譯碼器時有過提及，即為編碼器 Rs，Rtc，Ctc的選定方法。編碼器的工作時序如圖 所示，圖 將 1 個發(fā)送周期分成了 4 個時間段并進行了壓縮。由圖可知，在 t0 時刻之前，TE 保持高電平， 發(fā)送停止，DO 輸出為低電平；在 t0 時刻，TE 由高電平變?yōu)榈碗娖剑? 個發(fā)送周期開始，經(jīng)過若干時鐘周期之后，TE 由低電平變?yōu)楦唠娖?，發(fā)送工作仍在繼續(xù)，直至發(fā)送周期結(jié)束；t0—t1 是發(fā)送周期的引導時間段，含 16 個時鐘周期；從 t1 開始 DO 輸出數(shù)據(jù)，t1—t4 為首發(fā)時間段，其間 t1—t2 為發(fā)送數(shù)據(jù) A1 的位周期，t2—t3 發(fā)送數(shù)據(jù)位 A2—A8，波形從略，t3 —t4 為發(fā)送數(shù)據(jù) A9 的位周期，每個位周期含 8 個時鐘周期，寬脈沖占空比為 7/ 8，窄脈沖占空比為 1/ 8；t4—t5 為兩次發(fā)送的間隔時間段，含 24 個時鐘周期；t5—t8 為重發(fā)時間段，它是 t1—t4 的重復。DO 在引導時間段、間隔時間段以及停止發(fā)送時均保持為低電平。編碼器和譯碼器配合使用時，要求二者的時鐘頻率基本一致。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）13TE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H L圖 編碼器工作時序 調(diào)制倍頻電路我們需要的信號由于頻率、帶寬以及易受干擾等原因，不適合直接用天線發(fā)射，所以就使用一個高頻信號作為載波，把需要傳輸?shù)男盘柣烊胼d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的抗干擾能力便于傳輸。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）14 電路原理圖說明調(diào)制部分制作原理圖如圖 圖所示，經(jīng)過編碼后的信號從 5 腳輸入然后經(jīng)過低頻放大后到 4 腳，4 腳與 5 腳之間的電阻起到負