手机系统原理-无线桌面电话CDMA毕业设计论文

绪 论 1.1 课题背景 1.2 CDMA 的概述 1.2.1 CDMA 的特点 1.2.2 CDMA 的关键技术 1.2.3 CDMA 的发展方向 1.2.4 国内外 CDMA 的应用 硬件电路的实现 2.1 概述 2.1.1 系统原理 2.1.2 系统框图 2.1.3 系统功能 2.2 CDMA 通讯接口模块 2.2.1 模块概述 2.2.2 性能指标 2.3 电源电路 2.4 LCD 显示电路 2.5 键盘电路 2.6 音频电路 4 软件设计 3.1 通信协议 3.2 数据结构 3.3 实现功能 5 调试 参考文献 致谢 1 绪 论 1.1 课题背景 随着 IT 业的迅猛发展，移动通信更是生机勃勃，现 已经历了三代发展历程 (图 1)，每一代的发展都基于技术的突破和观念的创新。第一代移动通信从发明蜂窝概念开始，通过频率复用增大了系统容量，实现了语音移动通信；第二代移动通信用数字技术取代模拟技术，增加了数据业务；第三代移动通信的频带利用率更高，每用户比特速率更大，并使移动通信与 Internet 进一步融合，为移动中的人们提供广泛的基于 IP 的多媒体业务。 CDMA 正是因为具有第三代移动 通信的优点广受消费者的青睐，发展迅速。 无线通信在未来的通信中起越来越重要的作用， CDMA 将成为 二十 一世纪主要的无线接入技术。 图 1：移动通信发展历程框图 中国 CDMA 的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累， 93 年国家 863 计划已开展 CDMA 蜂窝技术研究。 94 年 Qualcomm 首先在天津建技术试验网。 1998 年具有 14 万容量的长城 CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。 而今 联通 推出联通新时空 CDMA，并取得了良好的效果。 桌面无线电话正是在移动通信激烈竞争的浪潮中涌现出 来的新型产品。中国的通信市场是非常广阔的，面对这样一个广阔的市场必然就加剧了竞争，当前的局势是有线向无线渗透，无线向有线渗透。中国电信在有线固定电话的基础上开发了无线小灵通；中国联通和中国移动在无线移动通信手机的基础上开始推出无线公话和无线商话。而中国联通在推出无线桌面电话 GSM 的基础上又准备推出无线桌面电话 CDMA，因为 CDMA 本身所具的特点更具市场潜力。 1.2 CDMA的概述 模拟系统采用 FDMA 技术（频分多址）， GSM 采用的是 TDMA 技术（时分多址）， 而 CDMA采用的是 码分多址。最先由 美国高通公司开发出来的。 CDMA 是为现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等要求而设计的一种移动通讯技术。 CDMA 是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。 1.2.1 CDMA的特点 与 FDMA 和 TDMA 相比， CDMA 具有许多独特的优点，其中一部分 是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。 CDMA 移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，所要求的载干比 (C I)小于 1，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使 CDMA 比其它系统有非常重要的优势。 系统容量大 ： 理论上 CDMA移动网比模拟网大 20倍。实际要比模拟网大 10倍，比 GSM 要大 4-5 倍。 系统容量的灵活配置： 这与 CDMA 的机理有关。 CDMA 是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，我们打个比方，我们将带宽想象成一个大房子。所有的人将进入唯一的大房子 .如果他们使用完全不同的语言 ,他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰 .在这里 ,屋里的空气可以被想象成宽带的载波 ,而不同的语言即被当作编码 ,我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们 .如果能控制住用户的信号强度 ,在保持高质量通话的同时 ,我们就可以容纳更多的用户。 通话质量好： CDMA 系统话音质量很高，声码器可以动态地调整数据传输速 率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪声的改变而变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。另外 CDMA 系统采用软切换技术， “先连接再断开 ”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。 频率规划简单 ： 用户按不同的序列码区分，所以不相同 CDMA 载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活，扩展简单。 延长手机电池寿命 ： 采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长。 1.2.2 CDMA的发展方向 由于 CDMA 的优点很多，例如网络建设投资小、基站覆盖面积大、容量大、 节约频率资源等，因此 CDMA 的发展前景还是比较光明的。目前北京市场上销售的机型主要有美国高通、摩托罗拉以及韩国三星等品种，其中由于高通公司是 CDMA 的创始者，在技术及质量方面都具有相当的优势。 如果从技术上看，市场上首先出现的数字网是 GSM、其次是 DCS，其实它也是GSM 网的一种，只不过原先的 GSM 网用的是 900 兆频段， DCS 网用的是 1800 兆频段，因而我们也把 DCS 叫做 GSM1800 网；第三代才是当前的热点 CDMA 网。模拟网和 GSM 网的发展情况相当好。目前北京地区这几个网上的手机用户总数已经超过 80 万。 GSM 网还在不断优化网络和进行扩容。为什么有了数字 GSM 网，还要花大力气、投入巨资发展 CDMA？如果我们把 GSM手机比作声像世界中的 VCD，那么 CDMA 就是 DVD。 DVD 代表了声像的未来潮流，事实上，CDMA 同样代表了移动电话的未来潮流。 CDMA 技术最先运用于美国军事部门，以后逐渐推广商用，并被美洲、亚洲地区的电信公司广泛采用。目前亚洲的日本、韩国基本上是 CDMA 的天下。而我国目前也在大力推广 CDMA 技术作为新一代移动电话系统的标准。由于 CDMA 最先运用于军事领域，因而它的通话保密程度相当好，不易被窃听 。 CDMA 的系统容量特别大，同样的频率资源， CDMA 网的系统容量可以是模拟网的 8-10 倍、GSM 网的 3-4 倍。 GSM 网要覆盖北京全市，大约需要建立 300 个以上的基站，而 CDMA 只需建80 个左右的基站即可达到这一目的，节约了有限的频率资源。 CDMA 特有的宽带传输手段，具有极强的抗干扰能力，并适用于在手机上开出高速数据传输业务等。 从用户角度来说， CDMA 手机的另一大优点即是它的话音音质特别好，打手机时基本没有背景噪音，通话时音质如同打有线电话，因而被誉为 “高保真 ”手机，并被称作 “无线通信，有线效果 ”。 有了以上卓越的先进功能，那么 CDMA 会不会很快取代 GSM，成为市场上主导性手机呢？我国人口众多，手机市场需求量很大，频率资源又相当有限，所以不会发生一种制式的移动电话网可以 “统吃 ”市场的情况，正如当前如火如荼的 GSM 网没有完全取代模拟网一样，也不可能以CDMA 去取代 GSM，此为其一。其二， CDMA 目前仅在我国少数几个城市进行试验性商用，而手机要真正在市场上走俏需要建立庞大的网络，便于实现各地之间的漫游，因此 CDMA 要想成为手机家族的一匹 “黑马 ”尚需经历一段较长的时间 。 1.2.3国内外 CDMA的应用 自 1993 年 TIA 批准 CDMA 为扩频率数字蜂窝系统标准以来， CDMA 技术在国外得到迅速发展，已呈后来居上之势。尤其在 GSM 的大本营欧洲， ETSI（欧洲电信标准委员会）审议 G3（第三代移动通信）标准，无论采用 Nokia、 Ericsson 还是 Motorola、 Siemens 原型，都将采用CDMA 作为空中接口标准，这也进一步确立了 CDMA 为商业移动通信网的主流方向。 在美国 10 大蜂窝公司中有 7 家选用 CDMA。在亚洲， CDMA 技术商业化趋势更强， 1995年，韩国 LGIC 公司推出世界上首批商用 CDMA 交换系统。 1995 年 9 月，世界上第一个商用 CDMA移动网在香港地区开通， 1996 年在韩国汉城附近开通世界上最大的商用的 CDMA 网，新加坡的CDMA 个人通信网于 1997 年开通，这也是亚洲第一个 CDMA 个人通信网。所有这些迹象表明，CDMA 正在成为一项全球性的无线通信技术。 目前的世界移动通讯领域在模拟系统和 GSM 等数字系统之后，备受人们关注的无疑是CDMA 系统。除了技术本身的优势之外，重要的是 ITU（国际电信联盟）组织已将 CDMA（宽带）订为未来世界移动电话的统一标准（ IMT-2000 标准），以实现一机一号走遍世界个人自由 移动通讯的理想。也就是说，在进入二十一世纪之后，世界各国的网络建设都将遵守 “IMT-2000 标准 ”（ CDMA），届时人们手中拿着 CDMA 手机，走遍世界各国而通讯毫无阻碍。 从我国的情况来看，走过模拟和 GSM 之后， CDMA 已经开始在我国投入使用。 1997 年成立了以推动 CDMA 网络商用为宗旨的电信长城公司，在北京、上海、西安、广州四城市开通使用。现今中国联通推出联通新时空 CDMA 广受欢迎，而且 HOLLEY 集团又与荷兰 PHILIPS 公司进行 CDMA 项目合作开发，效果良好，因此，接下来将是 CDMA 在中国发展的一个 高潮。 2 系统设计 2.1 系统概述 无线桌面电话 CDMA 是在 CDMA 手机系统的基础上增加了电话管理功能实现的。它采用世界先进的 CDMA 技术制造，具有保密性强、通话清晰、无辐射危害、绿色环保等特点。话机采用机卡分离技术，实现无线接入方式，为用户提供方便、灵活的通信服务。其主要技术指标如下： 一般性能指标 工作频率 发射 824848MHZ 接收 869893MHZ 信道间隔 1.25MHZ 调制方式 接收 QPSK，发射 OQPSK 工作 电压 6V 直流电压 通话时间 34 小时（备用电池） 待机时间 100120 小时（备用电池） 工作温度 0+50 摄氏度 发射性能指标 最大输出功率 1.0W 频率误差 300HZ 接收性能指标 参考灵敏度 -104dbm 误帧率 0.5% 2.1.1 系统原理 无线桌面电话 CDMA 是基于 CDMA 手机系统原理和话机管理系统原理设计而成的无线商话。系统的设计包括硬件和软件。硬件设计以 CDMA 通讯接口 模块为核心，并结合相应的电源电路、语音电路、键盘电路和液晶显示电路等外围电路完成的。软件的设计主要包括通信协议的设计和电话管理功能的实现，特别是网管功能的设计。本人在设计过程中主要负责硬件设计。 硬件设计所采用的核心通讯模块是国内唯一与 PHILIPS 公司合作开发 CDMA项目的 HOLLEY公司提供的。该 CDMA通讯接口模块由基带处理和射频电路组成，并提供 LCD液晶显示接口、键盘接口、 UIM卡控制接口、 RS232通信接口、通用输入 /输出口等多种接口。 多种即插即用接口的提供，大大方便了用户的连接应用。 我们以 该通讯模块为核心，设计相应的外围电路，为提高系统的稳定性和可靠性，电源电路设计和语音电路的设计又是尤为重要的。蜂窝电话设计需要低压差、低噪声、高 PSRR、低静态电流(Iq)、低成本的线性稳压器，并要求这些线性稳压器能够提供稳定的输出，输出端允许采用超小型电容器。因此我们在设计中采用二次稳压，并采用低压差的线性稳压器 278R33 来实现，同时在设计中还采用了备用电池，以保证在突然出现断电的情况下保证系统的稳定。语音电路的处理是系统设计的重要组成部分，因为语音的好坏直接影响通话质量，因此我们在设计中采用了LM4871 语音处理芯片并选择合适的电容来实现。 系统硬件设计的关键是外围电路的设计要与 CDMA 通讯接口模块相匹配，具体设计见第 3 章。 2.1.2 系统框图 系统以 CDMA 通讯接口模块为核心，外围电路有电源电路、键盘电路、 LCD 显示电路、 UIM接口电路和音频电路组成，系统框图如下： 图 2：系统框图 2.1.3 系统功能 无线桌面电话 CDMA 是使用 CDMA 网络的无线固定电话机，机卡分离，外型典雅大方，安装方便，发射功率小，辐射低。 它不仅具有一般话机所具有的通讯功能，而 且有其独有的短信功能和网管功能。 其具体功能如下： 主被叫功能 话机可作主叫呼出，可设置禁止或允许来话呼入。 通话记录 可分别存储去电信息、来电信息、未接来电信息，记录通话号码、通话时长等信息。 电话薄 可存储常用电话号码，翻阅、编辑或拨出 。 时 钟 内置时钟显示； 自动加拨接入号码 话机可设置拨打本地固话自动加拨区号，拨打长途电话自动加拨 IP 接入号； 号码段管理 话机可设置存储禁拨号码段、直接号码段、本地手机号段、需加 IP 接入号的号码段等； 提示信息 大屏液晶显示，拨号、按键有提示音； 免提功能 可不摘机，按免提键直接通话； 短信功能 话机可以自由收发短信，网管可以通过短信向用户发布信息； 网管功能 网管可以向用户发布信息和通过远程调整费率、升级软件。 3 硬件设计 3.1 CDMA通讯接口模块 3.1.1 模块概述 HOLLEY CDMA 模块是应用于无线桌面电话 CDMA 的核心通讯模块。 CDMA 模块包含 Holley CDMA200核心芯片 , 基于 IS95 的 CDMA 设计方案。根据市场分析和应用需求分析，模块将面向二次开发商。模块在功能和设计保持时尚性，在功能上保证一定的先进性。模 块的硬件主要有两大部分组成，即基带处理和射频。基带处理将实现模块的控制与基带处理功能， RF/IF 部分将实现模块的空中接口功能。 HOLLEY CDMA 模块的产品具体性能指标、接口定义及软件功能介绍如下。 3.1.2 性能指标 基本功能 CDMA 模块主要用来设计一些小型的通信终端，因此提供了以下一些定制的功能： 支持 IS 95A 协议 ,满足 EIA/TIA-98-C 要求； 支持 LCD 液晶显示； 支持 3V R-UIM 卡； 支持两路音频输出及两路麦克风输入； 通过 RS232 接口与 PC 直接通信； 提供通用输 入输出口； 提供天线接口（焊接 PAD） ； 性能要求 1. 机械性能 模块最大尺寸：待定 连接器： 60 PIN 板对板连接器 2. 电性能 工作电压： 3.3V 4.2V 待机电流： 6mA 平均通话电流： 300mA RF 指标 - 工作频率： CDMA 800M - 最大发射功率： 2325 dBm 50 ohm - 天线类型 外接天线，阻抗 50 欧姆 接收灵敏度： 105dBm/1.23MHz； 动态范围： 105 25dBm； 提供多种功能接口 - LCD 液晶显示接口 - 5*5 键盘接口 - RS232 通信接口 - 3V UIM 卡控制接口 - 通用输入 /输出口 - 音频接口 -接口电平（ VDD 3V） 表 1：模块接口电平表 环境性能 工作温度： 30oC 60oC 存储温度： 40oC 70oC 湿度： 0 95 软件功能 CDMA 模块支持桌面电话所需的软件功能，实现固定电话通话功能，同时提供菜单功能服务， 菜单功能服务包括： 1 短消息服务 2 电话本 3 通话纪录 4 呼叫转移 5 话机设置 6 IP 电话设置 3.1.3 模块接口描述 项目 符号 条件 Min Typ Max 单位 输入高电压 VIH 0.8VDD VDD V 输入低电压 VIL VSS 0.2VDD V 输出高电压 VOH IOH=-0.5mA 0.8VDD VDD V 输出电压 VOL IOL=0.5mA VSS 0.2VDD V HOLLEY CDMA 模块主要由基带与射频电路组成。 基带处理部分 基带芯片采用 HOLLEYCOM 的 CDMA+200 芯片。 该芯片采用 MCU 与 DSP 双核合一， MCU核与 DSP 核之间的通信通过基带芯片内部的 CPU/DSP 接口实现。集 成了 CDMA 语音编解码，信号调制解调和射频控制接口。 射频处理部分 射频部分由收、发、 PLL 与天线部分组成，完成 CDMA 的数字 I/Q 信号的射频转换。 发信部分完成数字 I/Q 信号的调制，变频，放大，输出到天线。输出功率满足 CDMA95A CLASS3 的要求。在基带部分的控制下，发信功率控制范围大于 80dB。 接收部分完成天线口输入信号的放大，滤波，下变频，中频解调，输出数字 I/Q 信号。 天线部分完成收发信号的合路与分路，以及 CDMA 射频信号的发射与接收。 PLL 提供射频与中频解调、调制本振信号。 CDMA 模 块射频性能满足 EIA/TIA/IS-98-A 要求。 频率： RX（接收） 869MHz894MHz TX（发射） 824MHz949MHz 模块硬件图 硬件框图 图 3： HOLLEY CDMA 通讯接口模块框图 通用接口 CDMA模块提供一个 60针即插即用接口，该接口提供 LCD液晶显示接口、键盘接口、 UIM卡控制接口等。 电源接口 CDMA 模块不提供对外部电源的管理能力，该接口用来提供模块的工作电源。模块的工作电源为 3.3V4.2V。 VDD ： 外部提供给模块的工作电源 Pin number 2、 4、 6、 8 GND ： 电源地 Pin number 10、 12、 15、 22、 25、 26、 36、 51、 58、 60 CDMA 模块在各工作状态下的电流消耗见下表： 表 2 ： CDMA 模块各工作状态电流消耗表 状态 电流（ mA） 关机 0.05mA 睡眠 2mA 空闲（模块离开睡眠模式） 110mA 工作 650mA（最大功率） 90dB（ 10cm）； 谐振频率 f 2.7KHz； 建议 BUZZER 的工作电压为电池电压 3.3 4.2V。 表 10： Pin description Signa Pin number I/O Description Buzzer 32 O 蜂鸣器信号 其基本连接图如下： 图 6： Buzzer 基本连接图 Boot 信号接口 Boot 信号是用来 downLoad 程序到 FLASH ROM 中。 表 11： Pin description Signa Pin number I/O Boot 30 I Boot = 0, for download mode Boot = 1, for normal mo Reset 信号接口 Reset 信号是 由外部设备提供，用来重起软件，重新注册网路 。 表 12： Pin description Signa Pin number I/O Description Reset 34 I 复位信号 External interrupt（ INTR） CDMA 模块提供一个外部中断输入信号。该外部中断可设置特殊功能寄存器来设置位高电平触发或者低电平触发。 表 13： Pin description Pin description I/O description INTR 28 I 外部中断输入 AUDIO 接口 CDMA 模块提供了支持可变增益调节及两个独立的音频接口 ,一个为差分接口，另一个单端接口音频接口。 1 可以直接接入阻抗大于 32 的 Receiver，如果要获得更大的动态范围，需要加入功放做匹配； 2内置电压偏置调节，软件可以根据需要调节 MIC 的灵敏度； MIC 麦克风接口： CDMA 模块提供两个不同差分输入的 MIC 麦克风接口， 麦克风 1： 表 14： Pin description Pin description I/O description VBAFE_MIC+ 1 I Microphone 1 positive input VBAFE_MIC- 3 I Microphone 1 negative input 麦克风 2： 表 15： Pin description Pin description I/O description VBAFE_AUXMIC+ 9 I Microphone 2 positive input VBAFE_AUXMIC- 11 I Microphone 2 negative input 其接线原理图如下： 图 7：麦克风接线图 R1 = R4 = from 100 to 330R2 = R3 = usually between 1Kand 3.3Kas per the microphone characteristics C1 = 10pF to 33pF C2 = C3 = C4 = 47pF to 100pF C5 = 47F L1 = L2 = 100nH SPEAKER 接口： CDMA 模块提供两个不同 SPEAKER 接口：一个为差分接口，另一个单端接口音频接口 。 1、 差分输出接口： 表 16： Pin description Pin description I/O description VBAFE_SPKR+ 5 O Speaker 1 positive output VBAFE_SPKR- 7 O Speaker 2 negative output 外接连线图如下： 图 8：差分 SPEAKER 接口外接接线图 单端输出接口： VBAFE_AUXSPKR： 表 17： Pin description Pin description I/O description VBAFE_AUXSPKR 15 O SPEAKER 2 output C1 = from 4.7F to 47F as per the speaker characteristics and the output power. 以下是外接电路图 图 9：单端输出接口外接电路图 其他接口 CDMA 接口还提供给外部其它一些接口，包括： JTAG 编程接口、写保护信号、 RF 天线接口。 JTAG 接口 CDMA 模块提供 JTAG 接口。 JTAG_TAPSEL JTAG_TMS JTAG_CLK JTAG_TDATA_OUT JTAG_TDATA_IN JTAG_VDD FLASH ROM write protect（ F-WP） F_Wp 信号用来设置 FLASHRO的 write protect pin. F_Wp=1, for download mode F_Wp=0, for normal mode 表 18： Pin description Pin I/O description corresponding F_Wp I Write protect F_Wp RF 接口 CDMA 模块提供焊盘来连接天 线。 3.2 电源电路 蜂窝电话设计需要低压差、低噪声、高 PSRR、低静态电流 (Iq)、低成本的线性稳压器，并要求这些线性稳压器能够提供稳定的输出，输出端允许采用超小型电容器。当然，理想情况下可以用一片低压差线性稳压器 (LDO)满足系统任何电路、任何指标的要求，但从性价比考虑这种方式并不是最佳的。而且电路不同模块所需电压不一致，因此我们采用二次稳压来实现电源电路。 LCD和键盘所需电压为 5Z 左右，而通讯模块所需工作电压为 3.3V4.2V。故我们第一次稳压到 DC6V，第二次采用低压差的线性稳压芯片 278R33，输出电压为 3.3V，压差 0.5V。同时，为确保系统在突然断电时能正常工作，我们还在电源电路中提供了 DC6V 的备用电池。电源电路如图 图 10：电源电路原理图 由图可知，当 POWER（ 6V）正常工作时， D2 导通， D4 截止，由外接变压器供电；当 POWER突然断电时， D4 导通， D2 截止，有备用电池供电。为了确保输出电压符合通讯模块所需电压，我们在输出端加一二极管 D5 进行升压。当然，电源是任何电子系统设计的重要组成部分，尤其要重视其稳定可靠性，因此我们在设计中加入电容进行滤波，提高其抗干扰能力。 3.3 LCD显 示电路 因通讯模块已经提供了相应的接口， LCD 显示电路的设计相对比较简单，我们采用的 LCD液晶屏提供三种接口方式： 8 bit 并口， 4 bit 并口和串口模式。为方便连接和与通讯模块匹配我们选择了串口模式 . 其管脚定义如下： 表 19： Pin description (Serial mode) PIN NO. SYMBOL LEVEL FUNCTION 1 CS1 H/L Chip selection 2 Reset L Reset Signal 3 RS - - 4 CLK H/L Serial clock 5 SID H/L Serial data input 6 VLCD 3V Control Power 7 GND 0V Power supply(GND) 8 VL - - 9 VDD 5.0V Power supply 根据其管脚定义，我们设计 LCD 显示电路如下： 图 11： LCD 显示电路原理图 CDMA模块提供一个 SPI BUS 来驱动 LCD显示模块，该 SPI BUS 包括移位时钟信号SPI-CLK、数据 I/O信号 SPI-IO、命令 /数据选择信 号 SPI-EN。 VLCD 为显示控制脚，其主要作用是调整显示屏的显示对比度。为使显示屏能清楚稳定的显示，接入限流电阻和滤波电容。 3.4 键盘电路 CDMA 通讯接口模块已经提供了 5*5 的键盘接口，因此大大简化了我们的键盘设计，主要是与软件相结合的功能安排了，其键盘功能电路如图： 图 12：键盘扫描电路 键盘扫描电路主要有横扫描线（ KR1KR5）、纵扫描线（ KC1KC5）及键盘导电胶等组成。这些横扫描线与纵扫描线构成 5*5 矩阵，每个交点即一个功能键。 在守侯状态时，无扫描信号输出，所有横线由上拉电阻 保持高电平，所有纵线保持低电平，当按下某一键时，相关的横线会降为低电平，即产生一个中断信号送至中央处理器，处理器收到中断信号后，即开始运行键盘扫描程序，测定出接合交叉点的位置，检测出哪个脚被按下，从而执行相应的指令操作，完成人、机对话。 3.5 音频电路 音频电路作为无线电话的重要组成部分，设计的好坏直接影响到产品的质量。电话音频电路的设计有免提电路和手柄电路的设计组成。因 CDMA 模块直接给我们提供了相应的基本外接电路图，这样大大的方便了我们的设计。具体设计如下： 免提电路 免提电路由语音输入电路和语音 输出电路两部分组成。语音输入电路图如下： 图 13：语音输入电路图 语音输入是将人的声音通过话筒转化为电信号，并将微弱的音频电流送至音频放大电路进行处理。麦克风的工作原理是人的说话声推动空气振动，空气的振动改变麦克风中碳粉的排列，碳粉排列的改变引起其电阻的变化，从而实现信号的输入。语音的输入的可靠性直接影响到系统设计的可靠性。首先，我们通过 R31、 R31、 R32、 R33 和 C6、 C28 组成的电压偏置电路为麦克风提供可靠的偏置电压。其中 C6 不仅在此提供一个可靠的电压而且还起到一个保护作用， C28 在此起到了一 个滤除高频干扰的作用。因人的声音有一定的频带范围，为了有效的滤除外界的干扰，我们把经高频滤波的声音信号进行带通滤波，带通滤波电路有 L1， L2， C25， C26 组成。 C23， C24起隔直的作用。然后将得到的信号通过 VBAFE-MIC+和 VBAFE-MIC-与模块相连，有模块对语音进行相应的处理将信息传送出去。 语音输出电路我们采用美国国家半导体 (National Semiconductor)公司近日推出一款 Boomer 音频放大器，型号为 LM4871。适合于移动电话，笔记本电脑和桌面机，信息家电等产品中，可以使扬 声器输出功率达到 2.4W。 LM4871 还具有关机模式，节约输入电流，并省略了额外的 FEI, 同时，它还具有过热保护功能。其管脚定义如图： LM4871 内部结构及典型应用电路如下： 图 14： LM4871 管脚定义 其工作原理：当 Shutdown 为低时，输入音频信号经第一个运放进行反向，而第二个运放输入为 VDD/2，然后通过两个 40K 的电阻分压放大，实现音频放大功能。 基于 LM4871 应用原理，我们设计语音输出电路如下： 图 16 语音输出电路 首先，对经模块处理的语音信号通过 C31、 C32 隔直滤除低频信号，再通过 R24、 R25、 C33、 C34组成的滤波电路去除高频。然后将信号送入 LM4871 放大，实现所需功能。 手柄电路 手柄电路的设计原理与免提电路类似，所不同的是语音输出采用单段输出接口，连接更方便。具体电路如下： 图 17 语音电路 由图 R20、 R21、 R22、 R23 和 C21、 C22 组成偏压电路， L3、 L4、 C18、 C19 组成的带通滤波电路， C16， C17 起隔直作用。 AUXSPKR 直接与模块相连，但在调试过程中发现手柄拨号无杂音，通话有噪音干扰，原因是该信号存在直流分量的干扰 ，最终在该信号上加一 0.1uF 的隔直电容去除噪音。 语音电路的设计关键是滤除噪音，获得最佳的语音效果，因此在设计中应力求与模块参数相匹配，考虑各方面可能的干扰，尽可能的消除。 图 15： LM4871 典型应用电路图 4 软件设计 系统的设计包括硬件和软件设计，本人主要负责硬件设计，对于软件设计在此只作简单介绍。软件作为系统的重要组成部分，用户各种功能的实现都要通过软件来完成。 具体实现以下功能： 1、基本功能（通话 /短信功能） 操作显示： 1、 日期，星期，时间显示 2、 信号强度显示 3、 电池电量显示 4、 短消息显示 5、 电池电量不足时显示低电量并且报警 注：日期与时间具有与基站校对的功能 拨打电话功能 1、使用数字键。 2、使用自动重拨功能。 3、重拨上一次使用的电话号码。 4、拨打电话本中的电话。 5、使用“快速拨号”键，拨打存储的号码。 菜单功能 菜单功能主要实现类似于手机菜单的各项功能，并可根据用户需求作出相应的调整和完善。主要包括短消息服务、电话本、通话纪录、呼叫转移、话机设置、 IP 电话设置等。 短信功能 短信功能主要实现短消息的读取、编辑、保存、删除等功能，与手机最大的不同是以数据包的形式进行传输，在接收 端按编号顺序进行读取。而且消息功能是网管中心实现功能的重要工具，网管中心通过短消息向用户发送指令，进行远程修改和处理具体问题。 本功能开通后，通话时，在对方的手机或有来电显示功能的电话上不显示主叫方的电话号码。 2、暗码功能 暗码功能主要是为技术人员方便各项功能参数而设置的。因为各地区、各城市话机应用参数不一样，技术人员可以在话机上直接通过暗码进入进行参数设置。主要有短消息服务中心号码、网管中心号码，特服号码，允许（禁止）呼入呼出的号段表，本地区号和 IP 号等。 3、网管功能 网管功能是为方便管理，远程下载、 处理用户具体问题而设置的。它主要通过短消息的形式实现各项功能。 4、与 PC 通讯功能 系统可通过 RS232 与 PC 机进行通讯，实现与 PC 的数据传输。 5 系统抗干扰设计 一个系统的设计除了硬件和软件设计之外，值得大家不容忽视的就是系统的可靠性，系统的抗干扰设计。本系统作为一个无线通讯产品，涉及模拟、数字、高频电路，可靠性的设计更具重要意义。因此，我们从系统的电路设计、元件选择、 PCB 的规划到系统调试、设计完成一直重视系统的可靠性，并进行相应的抗干扰设计。 5.1 抗干扰设计的分析 在电子系统设计中，为了少 走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。 系统 形成干扰的基本要素有三个： （ 1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下： du/dt， di/dt 大的地方就 是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。 （ 2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。 （ 3）敏感器件，指容易被干扰的对象。如： A/D、 D/A 变换器，单片机，数字 IC，弱 信号放大器等。 抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。 1、 抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的 du/dt， di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的 du/dt 主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的 di/dt 则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下： （ 1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电 器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。 （ 2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是 RC 串联电路，电阻一般选几 K 到几十 K，电容选 0.01uF），减小电火花影响。 （ 3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。 （ 4）电路板上每个 IC 要并接一个 0.01F 0.1F高频电容，以减小 IC 对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。 （ 5）布线时避免 90 度折线，减少高频噪声发射。 （ 6）可控硅 两端并接 RC 抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。 2、 切断干扰传播路径 按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器上加蔽罩。 切断干扰传播路径的常用措 施如下： （ 1）充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感 ,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成 形滤波电路，当然条件要求不高时也可用 100电阻代替磁珠。 （ 2）如果单片机的 I/O 口用来控制电机等噪声器件，在 I/O 口与噪声源之间应加隔离（增加 形滤波电路）。 （ 3）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。 （ 4）电路板 合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。 （ 5）用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。 A/D、D/A 芯片布线也以此为原则，厂家分配 A/D、 D/A 芯片 引脚排列时已考虑此要求。 （ 6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。 大功率器件尽可能放在电路板边缘。 （ 7）在单片机 I/O 口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件 如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。 3 提高 敏感器件的抗干扰性能 提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状