單工無線呼叫及數據傳輸系統(tǒng)的設計與實現

摘要：本文基于ATMEGA16L單片機實現一個具有單工語音和數據傳輸功能的無線呼叫系統(tǒng)。通過編碼電路、單片調頻發(fā)射電路和高頻功放電路實現主站的語音及數據發(fā)送；通過解碼電路、調頻解調和語音功放電路實現從站的語音及數據接收。編碼和解碼用MSK調制方式的調制解調芯片MSM6882實現；主從機的顯示電路采用LCD液晶顯示，輸入電路則采用PS2鍵盤掃描。

一、概述

目前，無線語音和數據通信的應用領域不斷擴大，應用形式也趨于多樣化。如移動通信系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、遠程控制網絡等。本設計完成了一個單工無線呼叫系統(tǒng)，實現主站至多個從站的單工語音及數據傳輸業(yè)務。主站傳送一路語音信號或短信，其發(fā)射頻率為36MHz,發(fā)射峰值功率可調，實現小功率遠距離發(fā)射，可選擇對任一從站的呼叫或廣播功能。短信發(fā)送和接收采用黑白屏LCD顯示，支持中文字符顯示，支持圖形方式顯示，支持高速率自動屏幕刷新，帶有冷背光功能，可以在黑暗中查看屏幕，界面友好。

能方便的應用于短距離通信，如小區(qū)通信或辦公通信或廣播系統(tǒng)。稍加改進即可完成半雙工和雙工通信，擴大其應用范圍。

二、系統(tǒng)設計

本設計分為數據編碼與解碼模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和控制模塊。數據編碼與解碼模塊采用最小頻移鍵控（MSK）調制方式，數據調制解調器芯片MSM6882與控制部分串口通信，實現數據在數字信號與模擬信號之間的相互轉換。無線發(fā)射模塊采用MC2833單片調頻電路。無線接收模塊由MC3362二次變頻解調電路完成。控制部分采用單片機ATmega16L完成，進行數據通道的選擇控制、呼叫地址和方式的控制、鍵盤的輸入控制和數據的顯示和存儲功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)整體框圖

三、系統(tǒng)硬件設計

1、無線發(fā)射模塊的設計

本設計的發(fā)射部分以MOTOROLA公司生產的MC2833單片調頻發(fā)射集成電路為核心，它由話筒放大器、可變電抗器、射頻振蕩器、輸出緩沖器以及兩個輔助晶體管構成。具體電路如圖2所示：

由于本系統(tǒng)工作在36MHz的頻率點， 我們用12MHz晶體作為基波晶體，L1用于補償調制器的電抗和對輸出頻率進行微調，取4.7uH.調制信號從3腳加入進行頻率調制。振蕩器輸出頻率經緩沖放大和外部選頻網絡三次倍頻后，再經內部Q1、Q2放大器由9腳輸出。即輸出射頻為36MHz.LC選頻網絡的參數可由計算求得。

如果要加大發(fā)射功率，可選用AD公司研制的低噪聲，高頻帶寬度，穩(wěn)定性好的可變增益運放AD603.

2、無線接收模塊的設計

無線接收機的功能是能成功解調出所需的信號。

同時接收機的設計還要考慮把成本降到最低和功耗降到最小。Motorola 公司推出的單片集成調頻接收芯片MC3362,具有噪聲低、功耗小、鏡像選擇性好、動態(tài)范圍寬的特點。MC3362芯片含有二次變頻的所有電路，其工作電壓可在2.0V-6.0V較寬范圍內。工作原理是天線接收到的RF信號經輸入匹配回路放大輸出后，再和第一本振信號在片內第一混頻器中混頻，變頻到10.7 MHz,并經接于19端的陶瓷濾波器濾波，送至第二混頻器的輸入端（18端）， 第一混頻器輸出的10.7MHz和第二本振的10.245 MHz信號，在片內進行第二混頻，得到455 kHz的第二中頻信號，并經接于5端的455 kHz陶瓷濾波器選頻后接到限幅器，經限幅和和移相乘積鑒頻后得到的音頻信號在13端上輸出。14、15端中間接有一個比較器，用以檢測FSK調制的過零點。解調以后的數據信號在l5端輸出。