摘要：無線射頻基礎實驗系列致力于本科生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。此實驗系列通過MODEM模塊和數(shù)字接口可實現(xiàn)數(shù)字通信。若配合各種傳感器和計算機控制，可構成多種無線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟可行等特點。
關鍵詞：創(chuàng)新實驗；數(shù)字通信；MODEM；監(jiān)控系統(tǒng)
0 引言
2006年7月教育部高教司在太原主持召開的國家級實驗教學示范中心工作會議強調(diào)，每個國家級實驗教學中心應開發(fā)較高水平的創(chuàng)新性實驗項目及在全國起到輻射、推廣作用。我校電工電子教學示范中心積極響應，開發(fā)了一系列操作性強、易擴展、對本科實踐教學起到良好推動作用的項目。無線射頻基礎實驗系列就是其中之一。
數(shù)傳通信在水、電、氣、油、燈等市政工程和工業(yè)領域的無線監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應用，其核心部分就是數(shù)傳電臺，是典型的射頻通信電路，其性能的優(yōu)劣直接影響到監(jiān)控系統(tǒng)的通信質(zhì)量。數(shù)傳通信是典型的數(shù)字通信射頻無線收發(fā)電路。比較常見的對講機多了數(shù)字通信接口，內(nèi)部電路極具代表性。數(shù)傳通信其典型應用是物聯(lián)網(wǎng)中最關鍵的RFID技術。
1 數(shù)傳電路設計
1．1 設計思想
模擬無線通信系統(tǒng)有發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分包括調(diào)制、壓控振蕩器、功率放大和鎖相環(huán)路等射頻基礎常見電路，接收部分包括射頻放大、混頻及解調(diào)等射頻基礎電路。在無線通信系統(tǒng)創(chuàng)新實驗的模擬通信電路基礎上，增加數(shù)傳模塊(MODEM)和數(shù)字接口，擴展創(chuàng)新實驗的功能，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新開發(fā)能力很有意義。設計框圖如圖1所示。
1．2 主要芯片
設計采用日本OKI公司生產(chǎn)的調(diào)制解調(diào)芯片MSM7B，由單電源供電(3～5 V)，芯片通過頻移鍵控方式(Frenquency Shift Keying，F(xiàn)SK)工作，通信速率為1．2 Kb／s，其FSK輸出可直接驅(qū)動600 Ω通信電路，并在片內(nèi)完成連續(xù)的異步通信所需的調(diào)制、解調(diào)和濾波。內(nèi)部設計確?？膳c低速調(diào)制解調(diào)器和耦合器兼容，所有數(shù)據(jù)接口與TTL電平兼容。具有價格低廉、功耗低、性能良好等特點。
MSM7512B芯片在數(shù)據(jù)傳輸中的應用框圖如圖2所示。
2 數(shù)傳通信實驗設計
2．1 手動MODEM發(fā)送、接收電路
手動發(fā)送方式：MOD0，MOD1置低電平，發(fā)送識別置低電平，MODEM芯片MSM7512B工作于調(diào)制模式。手動發(fā)送電路設計如圖3所示。
若設置高／低電平(數(shù)據(jù)輸入線)為低電平，則MSM7512B的17腳(XD)為低電平，用示波器則可觀察到MSM7512B的5腳(A0)輸出有2．1 kHz頻率波形，調(diào)整RP1在N2A輸出端可達到500 mVp-p；若設置高／低電平為高電平，則MSM7512B的17腳(XD)為高電平，用示波器則可觀察到MSM75 12B的5腳(A0)輸出有1．3 kHz頻率波形，調(diào)整RP1在N2A輸出端可達到500 mVp-p。
手動接收方式：MOD0置高電平，MOD1置低電平，MODEM芯片MSM7512B工作于解調(diào)模式。此時若將上述的2．1 kHz或1．3 kHz的FSK信號(幅度約500 mVp-p)送入解調(diào)輸入端A1，則解調(diào)輸出RD分別對應低電平或高電平。同時可用來檢測輸入信號。
2．2 無線射頻MODEM數(shù)據(jù)通信實驗1設計
將MODEM電路與無線射頻基礎系統(tǒng)相連接，如圖4所示。A系統(tǒng)板作為發(fā)射，B系統(tǒng)板用于接收，二者設置相同的工作頻率。數(shù)據(jù)輸入端分別輸入高、低電平，用示波器檢測B板接收MODEM電路的解調(diào)輸出，觀察電平變化情況。
2．3 無線射頻MODEM數(shù)據(jù)通信實驗2設計
如圖5所示，A系統(tǒng)板：將計算機1串口的3腳(TXD)數(shù)據(jù)發(fā)送端連接到MODEM的數(shù)據(jù)輸入端，計算機串口的5腳(GND)連接到MODEM的地，打開串口調(diào)試程序，設置波特率為1 200 b／s，數(shù)據(jù)位長度，奇偶校驗位和停止位參數(shù)，輸入一些字符，并打開數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送功能。B系統(tǒng)板：將MODEM的數(shù)據(jù)輸出連接到計算機2的串口的2腳(RXD)和5腳(GND)，將計算機2串口參數(shù)設置同計算機1，如果需要的話設置計算機2接收緩沖區(qū)，觀看計算機2接收區(qū)顯示內(nèi)容與計算機1發(fā)送內(nèi)容是否相同。因計算機接口用的是RS 232電平，通信時可通過MAX 232實現(xiàn)RS 232電平和TTL電平轉(zhuǎn)換。
3 結(jié)語
采用無線射頻的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)。由于無線射頻通信方式一般不能直接處理數(shù)字信號，若采用MSM7512B把數(shù)字信號調(diào)制為模擬信號，就可實現(xiàn)數(shù)字通信。反之，接收方也用MSM7512B將接收的FM模擬信號解調(diào)為數(shù)字信號。
無線射頻基礎實驗系列經(jīng)過幾屆學生的設計實踐，日趨成熟。學生普遍感覺是畢業(yè)前一次比較全面的工程實踐，收獲頗豐，且系統(tǒng)和其他相關射頻電路結(jié)合可進行擴展，如射頻合成信號發(fā)生、射頻矢量接收機、簡易頻譜分析儀及RFID等。
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