毕业设计(论文)-车载台的软件设计与实现.doc
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1、车载台的软件设计与实现 - 1 - 毕业设计(论文)毕业设计(论文) 题题目目: 车载台的软件设计与实现 院(系)院(系) 信息科学与工程学院 专专 业业 电子信息工程 届届 别别 2012 届 学学 号号 姓姓 名名 指指导导老老师师 华侨华侨大学教大学教务处务处印制印制 年年 月月 车载台的软件设计与实现 - 2 - 摘摘 要要 车载台是一种能安装在车辆、船舶等交通工具上直接由外部电源供电的, 并使用外部天线的无线电对讲设备。本设计采用单片机 M16C/62 群为核心控 制,配合一系列模拟、数字电路,实现对无线对讲机系统的智能化控制。该论 文首先讲述车载台的结构与功能;紧接着讲述了系统各个
2、部分的软件设计,主 要包括按键、锁相环合成、亚音频信号 CTCSS/CDCSS 等;然后是测试分析,主 要对按键与显示模块进行了具体测试分析以及整机调试;最后对车载台需要改 善的性能进行分析描述。整个系统通过各部分的调试以及最终的整机测试基本 能够达到设计所要求的功能指标。 关键词关键词: 无线对讲设备,M16C/62,CTCSS/CDCSS 车载台的软件设计与实现 - 3 - ABSTRACTABSTRACT The machine is a wireless intercom equipment which is directly from the external power suppl
3、y installed in vehicles, ships and other transport, and use an external antenna. This design uses the MCU M16C/62 group as the core control, with a range of analog, digital circuit, realize the intelligent control of the wireless intercom system.The paper first describes the vehicle structure and fu
4、nction. Followed about the various parts of the system software design, including buttons,the phase-locked loop synthesis, sub-audio signal CTCSS/CDCSS. Then the test analysis, the main buttons and the display module specific test analysis and the overall debugging. Finally, the car needs to improve
5、 performance analysis and description. Through various parts of the debugging and the whole test, the entire system can achieve the design of the required functions. KEYWORDSKEYWORDS: : wireless intercom equipment,M16C/62,CTCSS/CDCSS 车载台的软件设计与实现 - 4 - 车载台的软件设计与实现 - 5 - 目目 录录 摘 要 .- 2 - ABSTRACT .- 3
6、 - 目 录 .- 4 - 引 言 .- 7 - 第一章 车载台概述 .- 8 - 1.1 车载通信系统在我国的发展概况.- 8 - 1.2 研究车载通信的目的及意义.- 8 - 第二章 车载台的结构与功能简介 .- 10 - 2.1 对讲机的工作原理.- 10 - 2.1.1 发射部分 .- 10 - 2.1.2 接收部分 .- 10 - 2.1.3 调制信号及调制电路 .- 11 - 2.1.4 信令处理 .- 11 - 2.2 影响对讲效果的因素.- 11 - 2.2.1 系统参数 .- 11 - 2.2.2 环境因素 .- 11 - 2.2.3 其他影响因素 .- 12 - 2.3 对
7、讲机功能.- 12 - 车载台的软件设计与实现 - 6 - 第三章 车载台控制系统软件设计 .- 14 - 3.1 系统主程序设计.- 14 - 3.2 按键读取设计- 15 - 3.2.1 手咪按键读取 .- 15 - 3.2.2 旋转按键读取(rotary key) .- 16 - 3.3 MB15A02 锁相频率合成器控制程序设计- 18 - 3.4 DA 转换程序设计- 19 - 3.5 DATA FLASH数据闪存读写子程序- 20 - 3.6 液晶显示程序设计.- 21 - 3.7 与 PC 机的通信.- 23 - 3.7.1 从对讲机读取数据 - 23 - 3.7.2 向对讲机写
8、入数据 - 24 - 3.8 亚音频编码.- 26 - 3.8.1 CTCSS 编码 - 26 - 3.8.2 DCS 编码 - 27 - 3.9 亚音频解码.- 29 - 3.9.1 CTCSS 解码 - 29 - 3.9.2 DCS 解码 - 32 - 3.10 静噪开关控制程序.- 32 - 第四章 测试分析 .- 34 - 4.1 手咪按键部分的测试.- 34 - 4.2 显示部分的测试.- 35 - 车载台的软件设计与实现 - 7 - 4.3 整机联调.- 36 - 第五章 对讲机的性能改善 .- 38 - 第六章 结论与展望 .- 41 - 6.1 结论.- 41 - 6.2 对讲
9、机的展望.- 41 - 致 谢 .- 42 - 参 考 文 献 .- 42 - 附 录 .- 43 - 附录一 显示部分电路图.- 43 - 附录二 手咪按键的原理图.- 44 - 附录三 手咪按键读取程序.- 44 - 外文翻译 .- 46 - 外文原文.- 46 - 1 Introduction- 46 - 2 Cellular Radio System.- 49 - 英文翻译.- 53 - 1 概述 .- 53 - 2 蜂窝无线系统 .- 55 - 车载台的软件设计与实现 - 8 - 引引 言言 在手机非常普及的今天,为什么人们还会选择对讲机呢?与手机相比,对 讲机不受网络的限制,在网络
10、不能覆盖的地方,对讲机可以让你轻松的沟通; 另外对讲机提供了一对一,一对多的通话方式,一按就说,操作十分简单,令 沟通更自由,尤其在紧急调度和集体协作工作的情况下,这些特点是非常重要 的。无线对讲机具有即时沟通、一呼百应、经济实用、运营成本低、不耗通话 费用、使用方便,同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。随着经 济的发展,社会的进步,人们更关注自身的安全、工作效率和生活质量的提高, 对无线电对讲机的需求也将日益增长。公众对讲机的大量使用,更促进了无线 电对讲机和有线电话机成为人们喜爱和依赖的通信工具。 车载台的软件设计与实现 - 9 - 第一章第一章 车载台概述车载台概述 1.11.
11、1 车载通信系统在我国的发展概况车载通信系统在我国的发展概况 我国专用移动通信网的出现早于公用移动通信网,1980 年在上海建成了第 一个 150MHz 的大区制专用移动通信网。八十年代,主要是引进国外的集群通信 产品,如美国 MOTOROLA 公司的 SMART 智慧网系统、芬兰 NOKIA 公司的 ACTIONET 系统、新西兰的 TAIT 系统以及美国 UNIDEN 公司的 FAS.T 系统等。 九十年代初期,国内一些大学和科研院所己开始对集群通信技术做预研工作, 但真正开始研究集群通信技术是在九十年代以后。 虽然新型的模拟集群通信系统已完全采用了标准的 MPTl327 数字信令,信 道
12、控制技术采用了集中控制方式,可以实现话音的数字交换,大大提高了模拟 通信系统的通信性能,但随着数字集群通信技术的发展,全数字化的集群通信 系统势必替代模拟集群通信系统,成为第二代专用移动通信系统。目前,我国 正在组织一些大专院校和科研院所专业人员联合多家企业对数字集群系统进行 研制和开发。相信在不久的将来一定会研制出符合我国国情的先进的数字集群 通信系统。 1.21.2 研究车载通信的目的及意义研究车载通信的目的及意义 集群通信系统作为一种多用途、高效率、低投入的先进移动通信系统,近 年来发展极为迅速,已经成为既是一种频率资源共享、服务费用分担的高级指 挥调度系统,又是一种功能完备、可向用户提
13、供优质通信服务的移动电话通信 系统。随着集群通信系统应用领域的不断拓展以及现代通信技术的飞速发展, 一方面,集群通信系统的网络规模正不断扩大,特别是随着漫游联网技术的应 用,集群通信系统已经由单一地域的单系统单基站通信网,逐步发展成为单系 统多基站自动漫游通信网以及跨地域的多系统间自动漫游通信网。另一方面, 在集群通信系统网络规模不断扩大的同时,集群通信系统正向小型化、集成化 车载台的软件设计与实现 - 10 - 方向发展。一些特殊部门迫切需要一种比传统固定基站集群通信系统使用更加 灵活、具有高度的机动性能、操作和维护更加方便的小型集群通信系统。车载 式集群通信系统正是为满足这种特殊用途而研制
14、的较为理想的小型化的移动通 信系统。 车载式集群通信系统不但能够为部队、公安、交通、水利、地震等部门的 机动通信、指挥抢险、应急调度等提供高效灵活的通信保障,而且它与固定基 站集群通信系统信令完全一致、用户设备完全兼容,并具备固定基站集群通信 系统的主要功能。通过中继设备的链接,车载式集群通信系统还可做为固定基 站集群通信系统的一个基站使用,为某些通信覆盖盲区或需临时重点保障的地 区提供机动灵活的补点或重点覆盖,以增强通信保障能力。研制开发出符合中 国国情、满足某些部门特殊需要的小型车载式集群通信系统,非常必要,发展 前景亦十分广阔,因此,加强这一方面的开发研究,必将会产生很大的经济利 益和社
15、会利益。 车载台的软件设计与实现 - 11 - 第二章第二章 车载台的结构与功能简介车载台的结构与功能简介 2.12.1 对讲机的工作原理对讲机的工作原理 对讲机的系统框图如下: 图 2-1 对讲机系统框图 2.1.1 发射部分 锁相环和压控振荡器(VCO)产生发射的射频载波信号,经过缓冲放大,激 励放大、功放,产生额定的射频功率,经过天线低通滤波器,抑制谐波成分, 然后通过天线发射出去。 2.1.2 接收部分 接收部分为二次变频超外差方式,从天线输入的信号经过收发转换电路和 带通滤波器后进行射频放大,再经过带通滤波器,进入混频,将来自射频的放 大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在
16、第一混频器处混频并生 成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。 滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片,与第二本振信号再次混频生成第二 中频信号,第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后,被放大和 车载台的软件设计与实现 - 12 - 鉴频,产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路,进入 音量控制电路和功率放大器放大,驱动扬声器,得到人们所需的信息。 2.1.3 调制信号及调制电路 人的话音通过麦克风转换成音频的电信号,音频信号通过放大电路、预加 重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。 2.1.4 信令处理 CPU 产生 CTCSS/C
17、DCSS 信号经过放大调整,进入压控振荡器进行调制。接 收鉴频后得到的低频信号,一部分经过放大和亚音频的带通滤波器进行滤波整 形,进入 CPU,与预设值进行比较,其结果控制音频功放和扬声器的输出。即 如果与预置值相同,则打开扬声器。 2.22.2 影响对讲效果的因素影响对讲效果的因素 2.2.1 系统参数 1)发射机输出功率越强,发射信号的覆盖范围越大,通信距离也越远。但 发射功率也不能过大,发射功率过大,不仅耗电,影响功放元件寿命,而且干 扰性强,影响他人的通话效果,还会产生辐射污染。各国的无线电管理机构对 通信设备的发射功率都有明确规定。 2)通信机的接收灵敏度越高,通信距离就越远。 3)
18、天线的增益,在天线与机器匹配时,通常情况,天线高度增加,接收或 发射能力增强。手持对讲机所用天线一般为螺旋天线,其带宽和增益比其他种 类的天线要小,更容易受人体影响。 2.2.2 环境因素 环境因素主要有路径、树木的密度、环境的电磁干扰、建筑物、天气情况 和地形差别等。这些因素和其他一些参数直接影响信号的场强和覆盖范围。 车载台的软件设计与实现 - 13 - 2.2.3 其他影响因素 1)电池电量不足,当电池电量不足时,通话质量会变差。严重时,会有噪 音出现,影响正常通话。 2)天线匹配,天线的频段和机器频段不一致,天线阻抗不匹配,都会严重 影响通话距离。对于使用者来说,在换用天线时要注意将天
19、线拧紧,另外不能 随便使用非厂家提供的天线,也不能使用不符合机器频点的天线。 3)音质的好坏主要取决于预加重和去加重电路,目前还有较先进的语音处 理电路“语音压扩电路和低水平扩张电路的应用“,这对于保真语音有很好的效 果。 4)影响对讲机通话距离和效果的因素还与季节有关,夏季优于冬季。 2.32.3 对讲机功能对讲机功能 1)发射功率等级:高功率与低功率 2)具有记忆信道功能:记忆频道可以存储常用的频率,这样用户无需为记过多 频道而烦恼,并且每个记忆信道可以编写名称,方便记忆。 3)静噪等级调节:可在功能菜单中调节静噪等级,静噪等级设置的越高,要求 接收到的信号的强度越高。 4)自动关机:可在
20、菜单中设定对讲机在没有任何操作一定时间后自动关机,亦 可以关闭此功能。 5)具有宽窄带选择功能; 6)遇忙禁发(也叫繁忙闭锁)功能:遇忙禁发功能打开(此功能可用电脑设置) 时,当没有设置 CTCSS/DCS 时,若接收到信号,扬声器打开,按 PTT 键不能 发射。当有设置 CTCSS/DCS 时,若接收到信号,但 CTCSS/DCS 不正确,扬声 器没有打开,则按 PTT 键不能发射,若接收到信号,CTCSS/DCS 也正确,扬 器打开,则按 PTT 键能发射。 7)具备亚音频添加功能:在发射信号中混入亚音频信号,当接收方接收到该信 号后需有对应的亚音频信号才能听到该信号。 8)具备倒频功能:
21、当两台对讲机远离中继台且相距不会太远时,使用倒频功能 车载台的软件设计与实现 - 14 - (以发射的频率接收,接收的频率发射)能够检测两台机器的范围是否足够 来使用正负差频互换。 9)具备扫描添加功能:用户可以通过需要在扫描列表中添加扫描信道,不同的 扫描列表可以添加相同的信道。 10)可设置优先信道,可删除信道:将某信道设置为优先信道时,打开优先扫 描功能,则系统将会每 3s 扫描一次优先信道,如果发现没有信号则会返回 到原来的信道扫描。 11)紧急呼叫功能:车载台上设置了一个按键(CALL)用于紧急呼叫,不管对 讲机此时处于何种状态,当按下该键后会转为呼叫紧急信道,该信道频率可 以通过功
22、能设置改变。 12)远程监听:开启目标对讲机的麦克风,而不给予任何指示。使用远程监听 功能来打开目标对讲机上的麦克风。无语音或可见指示出现在目标对讲机上。 可以使用该功能远程监听目标对讲机四周的任何声音活动。 13)多种扫描方式:一般扫描、记忆扫描、呼叫扫描以及优先扫描。 14)四个可编程按键:手咪按键上设置了四个可编程按键,用户可以根据需要 选择如何使用这四个按键,这四个可编程按键可设置为 VFO,MR,CALL,ENTER,REV 等。 15)发射时间限制:该功能用于限制用户在一个信道上超时间发射,同时也避 免对讲机因长时间发射而造成损坏。 车载台的软件设计与实现 - 15 - 第三章第三
23、章 车载台控制系统软件设计车载台控制系统软件设计 本系统采用瑞萨单片机 R16C/62 群。R16C/62 群采用了高性能的硅栅 CMOS,工艺采用 M16C/60 系列 CPU 的核心。单片机具有高指令效率,1M 字 节的存储空间以及高速执行指令的能力。 系统单片机具有 96KB 的 ROM 与 5KB 的 RAM,有 25 个内部中断,8 个 外部中断,4 个软件中断以及 7 个中断等级。内置 2 通道的 DMAC,8 通道的 10 位 AD 转换器,2 通道的 8 位 DA 转换器,多功能 16 位定时器,5 通道的串 口,两内置时钟产生电路。该单片机具有功耗低,处理速度快的特点。 3.
24、13.1 系统主程序设计系统主程序设计 系统主程序主要包含对整个系统的初始化,包括单片机寄存器初始化,PLL 频率设置的初始化,发射或接收状态的初始化等,然后判断系统是否处于低功 耗状态(对讲机关机) ,如果是,则程序进入低消费模式执行,此时所有按键 (除了开机键)均为无效操作;反之系统则会循环扫描按键,判断哪些按键被按 下同时执行相应的功能。所有按键扫描(旋转 key,panel key,手咪 key 等)均 放在按键扫描模块进行。系统主程序流程图如下: 车载台的软件设计与实现 - 16 - 图 3-1 系统流程图 3.23.2 按键读取设计按键读取设计 3.2.1 手咪按键读取 手机按键分
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