【正文】 ........................................................... 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(mén)的重中之重。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。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。如果出現(xiàn)船名船號(hào)被遮蓋、夜間看不清、船舶流量過(guò)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。 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)。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。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。無(wú)源標(biāo)簽所需工作能量需要從讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻波束中獲取，經(jīng)過(guò)整流、存儲(chǔ)后提供，成本較低，但射頻功率較大。 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。主機(jī)收到該信號(hào)后，可識(shí)別出該船只的“身份”。 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。 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(guò)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。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。 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。 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。這里用到 MC3363 芯片。這里用到 MC145027 芯片。 觸發(fā)電路：通過(guò)控制產(chǎn)生觸發(fā)電平來(lái)使編碼器工作。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(guò)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。 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(guò)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。此電路后接一個(gè)濾波電路，濾掉雜質(zhì)信號(hào) [2]。為了還原本來(lái)的信號(hào)，需要通過(guò)解調(diào)電路進(jìn)行變頻。 電路原理圖說(shuō)明 由天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò) LC 選頻電路甄選出 ， 經(jīng)射頻晶體管放大后，再經(jīng)第一混頻器放大并變頻為 。圖 為 MC3363芯片原理圖。片內(nèi)包含一個(gè)高放晶體管，振蕩西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、場(chǎng)強(qiáng)指示驅(qū)動(dòng)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， FSK 檢波數(shù)據(jù)限幅比較器。 其特點(diǎn)如下： 200MHz，使用外部本地振蕩器時(shí)為450MHz ： Vcc= 到 ： Vcc= 時(shí)， 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(dòng)態(tài)范圍為 60dB Motorola 公司的 MOSAIC 工藝制造 [3] MC3363 最大額定值說(shuō)明如表 所示。28 Vrms 靜噪輸出電壓（峰值） 19 V19 177。 TJ 150 C 工作環(huán)境溫度范圍 177。 40 to + 85 C 貯 存溫度范圍 177。 65 to + 150 C 電路介紹 MC3363 是一個(gè)完整的 FM 窄寬接收機(jī)（從射頻放大器到音頻前置放大器輸出）。 MC3363 電特性如表 所示。 mA 177。 Vrms 20 dB S/N 時(shí)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。 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(kāi)路） 177。 dB 第二混頻器變換電壓增益（ Avc2，開(kāi)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(hào) =0mV） 16 177。 mVrms 恢復(fù)出的音頻信號(hào)（射頻信號(hào)電平 =） 16 120 200 177。 2% 177。 400 177。 177。 Vdc 數(shù)據(jù)比較器門(mén)限電壓差 17 70 110 150 mV 表頭驅(qū)動(dòng)靈敏度 12 70 100 135 nA/dB 載波檢測(cè)門(mén)限（低于 Vcc） 12 Vdc 靜噪輸出阻抗 — 高 19 177。 M 靜噪輸出阻抗 — 低 19 177。 第一本振用于在 PLL頻率合成接收機(jī)中作為 VCO。 對(duì)于單信道系列，第一本振可用晶體來(lái)控制，頻率可達(dá) 60MHz。第一混頻器的傳輸特性可以再 450MHz以?xún)?nèi)平坦度都較好（中頻保持 ）?；祛l器西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 經(jīng)過(guò)雙平衡以減小寄生響應(yīng)?；祛l器增益相對(duì)電源 電壓時(shí)穩(wěn)定的。 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。 電路原理圖說(shuō)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(duì)使用時(shí)， MC145026 的地址位 A1/D1— A5/D5 可以編為三個(gè)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(kāi)路”，則在譯碼器 MC145027 中自動(dòng)譯成“ 1”。 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） 9 在編碼器中選定 Rs， Rtc， Ctc（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， R1*C1=*Ctc： R2*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(guò)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(gè)控制電路。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常用于脈沖信號(hào)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(shí)電路，低觸發(fā)端 TL（ 2 腳）外接觸發(fā)信號(hào)。 Tw≈ R1 C1[6] 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） 10 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(kāi)始工作，分別產(chǎn)生一個(gè)高低電平，經(jīng)過(guò)三極管分送到兩個(gè) MC145026 編碼器使其工作。定時(shí)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(diǎn) ) 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。 Pin 3 (輸出 ) 當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)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(shí)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(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 ,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從 1/3 Vcc 電壓以下移至 2/3 Vcc 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 8 (V +) 這是 555 個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。 多諧振蕩器的放電時(shí)間常數(shù)分別為 tPH≈（ R1+R2） C 1 tPL≈R2C 1 振蕩周期 T和振蕩頻率 f分別為 T=tPH+tPL≈（ R1+2R2） C 1 f=1/T≈1/[（ R1+2R2） C 1] 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，需要用到MC145026 芯片兩片，分管兩位二進(jìn)制碼高低位。1~5 端口為編碼電路地址碼，與主機(jī)的設(shè)置一致， 6， 7， 9， 10 四個(gè)端口為數(shù)據(jù)碼，所提供的數(shù)據(jù)即為該分機(jī)的編號(hào)。當(dāng)主機(jī)收到分 機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，便可以識(shí)別本船的身份。編好的信號(hào)由 15 管腳輸出 [9]。編碼芯片MC145026 可對(duì) 9 位輸入信息（地址位 A1