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模塊和數字接口可實現數字通信。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。該系統具有穩(wěn)定可靠、經濟可行等特點。
關鍵詞：創(chuàng)新實驗；數字通信；MODEM；監(jiān)控系統
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，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)控系統中得到廣泛應用，其核心部分就是數傳電臺，是典型的射頻通信電路，其性能的優(yōu)劣直接影響到監(jiān)控系統的通信質量。數傳通信是典型的數字通信射頻無線收發(fā)電路。比較常見的對講機多了數字通信接口，內部電路極具代表性。數傳通信其典型應用是物聯網中最關鍵的RFID技術。
1 數傳電路設計
1．1 設計思想
模擬無線通信系統有發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分包括調制、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、混頻及解調等射頻基礎電路。在無線通信系統創(chuàng)新實驗的模擬通信電路基礎上，增加數傳模塊(MODEM)和數字接口，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公司生產的調制解調芯片MSM7B，由單電源供電(3～5 V)，芯片通過頻移鍵控方式(Frenquency Shift Keying，FSK)工作，通信速率為1．2 Kb／s，其FSK輸出可直接驅動600 Ω通信電路，并在片內完成連續(xù)的異步通信所需的調制、解調和濾波。內部設計確保可與低速調制解調器和耦合器兼容，所有數據接口與TTL電平兼容。具有價格低廉、功耗低、性能良好等特點。
MSM7512B芯片在數據傳輸中的應用框圖如圖2所示。
2 數傳通信實驗設計
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(數據輸入線)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)送入解調輸入端A1，則解調輸出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數據通信實驗1設計
將MODEM電路與無線射頻基礎系統相連接，如圖4所示。A系統板作為發(fā)射，B系統板用于接收，二者設置相同的工作頻率。數據輸入端分別輸入高、低電平，用示波器檢測B板接收MODEM電路的解調輸出，觀察電平變化情況。
2．3 無線射頻MODEM數據通信實驗2設計
如圖5所示，A系統板：將計算機1串口的3腳(TXD)數據發(fā)送端連接到MODEM的數據輸入端，計算機串口的5腳(GND)連接到MODEM的地，打開串口調試程序，設置波特率為1 200 b／s，數據位長度，奇偶校驗位和停止位參數，輸入一些字符，并打開數據循環(huán)發(fā)送功能。B系統板：將MODEM的數據輸出連接到計算機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)顯示內容與計算機1發(fā)送內容是否相同。因計算機接口用的是RS 232電平，通信時可通過MAX 232實現RS 232電平和TTL電平轉換。
3 結語
采用無線射頻的方式來發(fā)送數據。由于無線射頻通信方式一般不能直接處理數字信號，若采用MSM7512B把數字信號調制為模擬信號，就可實現數字通信。反之，接收方也用MSM7512B將接收的FM模擬信號解調為數字信號。
無線射頻基礎實驗系列經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，且系統和其他相關射頻電路結合可進行擴展，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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