一種簡易的單工無線呼叫系統的設計與實現

蔡乾宏++周妮

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.194

摘 要：隨著社會的發展，通信在人類的生活中無處不在。針對于通信的便利，該文提出了一種低成本、低功耗的單工無線通信系統。系統由發射機模塊和接收機模塊組成。發射機采用石英晶體振蕩器直接調頻，接收機利用MC3363作為核心芯片采用超外差方式接收，通過51單片機作為控制電路，實現了阿拉伯數字、大小寫英文字母以及語音短信的收發，并通過LCD1602液晶顯示器將短消息顯示出來。

關鍵詞：晶體振蕩器振 MC3363芯片 51單片機 LCD1602液晶顯示

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0194-02

目前，移動通信在人類生活中無處不在。多功能、智能化、多媒體的通信系統是目前移動通信的發展趨勢。但是，大部分的通信設備具有以下幾個缺點：（1）通信設備成本太高；（2）成本相對于較低的設備卻沒有短信收發功能；（3）使用方式太復雜。在這里介紹了一種基于MC3363芯片為核心簡易的無線呼叫系統，可用于解決類似問題，以供大家交流學習之用。

1 系統方案

該系統主要由兩個模塊組成。分別為發射機模塊，接收機模塊。設計流程為從信號源注入一個語音信號，第一級放大后經過晶體振蕩器直接調頻，經過兩級調諧放大選出5倍頻38.46 MHz，最后經過功率放大通過天線發射出去，數字信號不需要經過放大直接進行調頻即可[1]。

接收部分主要采用超外差接收方式，天線接收到的信號是一個小信號，首先經過調諧放大，然后與第一本振27.7 MHz混頻得到第一中頻10.70 MHz；經過10.70 MHz陶瓷濾波器再與10.245第二本振混頻，產生第二中頻455 KHz，最后通過檢波電路還原出信號，數字信號通過比較器對波形進行整形[2]。數字信號主要由51單片機控制和LCD1602液晶顯示。

2 電路硬件設計以及參數計算選擇

2.1 發射機硬件電路設計

發射機采用7.68 MHZ晶體振蕩器直接調頻電路，通過選頻放大選取5倍頻38.46 MHZ。最后經過功率放大。發射機原理圖如圖1所示。

2.2 發射機參數計算

（1）變容二極管正端電壓。

根據計算出的電壓值我們選取1-8V電壓范圍變化的V149變容二極管，其電容變化范圍為6P-50P。

（2）載波信號的選取：基本本振：7.68 MHz，通過倍頻選取38.5 MHz的信號頻率。

（3）調諧回路：根據并聯諧振公式[3]：= MHz。

2.2.1接收機硬件電路設計

接收機采用超外差接收方式，采用低功耗接收芯片MC3363[4]。數字信號經過比較器進行波形整形。

2.3 接收機參數計算

（1）由于發射頻率為38.4 MHz，所以第一中頻定為10.7MHZ，所以第一本振頻率為：

=38.4 MHz-10.7 MHz=27.7 MHz。根據要求我們選取27.7 MHz的晶振。

（2）第二級中頻定為455 MHz，所以第二本振為：=10.7 MHz-455 MHz=10.245 MHz。根據要求我們選取10.245 MHz晶振。

3 軟件設計

該系統發射部分用改進的矩陣鍵盤進行數據的輸入，發射和接收都通過LCD1602液晶進行顯示。系統發射部分的流程為先進行按鍵掃描，將選擇的臺號通過LCD1602進行顯示；再掃描發送鍵，如果有按鍵，將對應的數據發送出去，否則重新進行按鍵掃描。系統接收部分的流程為先檢測起始標志，再檢測對應的地址碼，通過確定地址碼使得對應的臺號接收數據，最終通過LCD1602顯示出來。在起始標志不符合的情況下，系統將清除接收的信號，重新進行起始標志的檢測工作。

4 調試方案

4.1 接收部分電路調試與測試

先將接收機部分按照標準調試正常后，將調試好的信號送給模擬天線，進行網絡匹配后，再通過調頻接收機接收數據，將它送給標準負載，最后通過電壓表、示波器和失真度測試儀來測試接收機部分各項技術指標。

4.2 發射部分電路調試與測試

先將接收機部分按照標準調試正常后，通過發射機送給匹配網絡進行網絡匹配，通過模擬開關送給高頻示波器來測試發射機部分各項基本技術指標。

4.3 測試結果

測試的結果如表1，表2所示。

4.4 結果分析

該系統的測試環境為空曠的平地。通過測試，語音信號在一定距離之后會有噪聲。因此我們在接收機和天線匹配網絡之間增加一級低噪聲高頻放大器，使接收機靈敏度達到2 uV，接收距離從30 M增加到50 M。在測試過程中，我們遇到兩個問題：一是數據信號出現誤碼。二是測試過程出現“盲區”。出現誤碼原因是干擾信號太強。改進辦法是增加一個屏蔽盒。語音信號在30 M以上距離會出現“盲區”。產生原因是因為點播在傳輸過程中，電場與電磁方向是正交的[3]，所以在“盲區”我們需要改變天線方向。

5 結語

一種簡易的單工無線呼叫系統采用石英晶體振蕩器以及MC3363為核心設計的硬件電路結構，實現了阿拉伯數字、大小寫英文字母以及語音短信的收發，并通過LCD1602液晶顯示器將短消息顯示出來。通過資料查詢、方案選擇完成了電路、軟件的設計和調試。由于其結構簡單，低成本、低功耗的特性，該系統可以用于某些只需要單向傳輸與接收的服務領域中。

參考文獻

[1] 張肅文.高頻電子線路[M].武漢：高等教育出版社，2008.

[2] 高吉祥.模擬電子技術[M].北京：電子工業出版社，2011.

[3] 李全利.單片機原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 張慶雙.實用電子電路200例[M].北京：機械工業出版社，2008.

[5] 鈴木雅臣.晶體管電路設計下[M].北京：科學出版社，2010.