无线点餐毕业论文

1、 毕毕 业业 设设 计计题 目： 无线点餐系统的设计与仿真 院系： 电气信息学院 专业：电子信息工程 班级： 0601 学号：200601030115 学生姓名： 颜 静 导师姓名： 胡晓东 完成日期： 2010.6.10 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕毕业业设设计计（论论文文）

2、任任务务书书 题目： 无线点餐系统设计与仿真 姓名 颜静 院别 电气信息学院 专业 电子信息 班级 0601 学号 200601030115 指导老师 胡晓东 职称 讲师 教研室主任 刘望军 一、基本任务及要求：1基本任务 设计一无线点餐系统，可实现语音及菜单的传送功能； 设计语音传送、菜单传送的主体电路及键盘、显示等外围电路； 设计控制程序流程图，编写程序； 对系统进行仿真。 2系统要求 发射频率 40MHz ； 发射功率：2W； 输出阻抗：50 能进行 10 桌以上的菜单传送。 3论文要求 给出整体设计方案和原理框图； 对设计原理进行说明； 设计单元电路并选择各器件参数； 给出程序流程图和

3、软件程序清单。 二、进度安排及完成时间：第 1 周 布置任务、下达设计任务书 第 2 周第 3 周 查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 第 4 周第 5 周 设计与提交总体方案 第 6 周第 7 周 毕业实习、撰写实习报告 第 8 周第 9 周 设计主体电路 第 10 周 设计外围电路 第 11 周 设计软件 第 12 周第 13 周 对系统进行仿真 第 14 周第 15 周 撰写毕业设计说明书 第 16 周 毕业设计答辩 目 录摘要：摘要：.6ABSTRACT.7第一章第一章绪论绪论.81.1引言.81.2点餐系统的历史和现状.81.3无线点餐系统的主要实现方法.91.4本文的研究目的和研

4、究的主要内容.101.4.1 本文的研究目的.101.4.2 本文研究的主要内容.10第二章第二章无线点餐系统的原理概述无线点餐系统的原理概述.102.1 系统方案的选择.102.1.1 调制体制的选择.102.1.2 FM 方案的选择.122.2 系统原理及框图.122.2.1 系统原理.122.2.2 原理框图.12第三章第三章单元电路设计单元电路设计.133.1 发射部分电路设计.133.1.1 压控振荡器电路.133.1.2 锁相环电路.153.1.3 功率放大电路.193.1.4 阻抗变换电路.203.1.5 发射机的编码及控制.213.2 接收部分电路设计.233.2.1 接收电路

5、.233.2.2 天线输入网络.243.2.3 天线输入选频回路.253.2.4 本机振荡器谐振回路.253.2.5 音频功率放大器电路.253.6 接收机的解码及控制.26第四章第四章系统软件设计系统软件设计.284.1 Keil C51 的简介.284.2 软件设计.31第五章第五章系统仿真系统仿真.325.1 SystemView 的简介.325.2 仿真原理及原理框图.325.3 仿真及仿真结果分析.33结束语结束语.35参考文献参考文献.36致谢致谢.37附录附录.38无线点餐系统设计与仿真摘要：本次设计的是以 AT89S51 单片机为核心的、用 C 语言编程实现的、具有菜单语音和短

6、信数据传输的无线智能点餐系统。它可以实现一个主机至 10 个点餐机间单工语音及菜单短信传送业务。本设计的发射机发射一个调频载波，载波及信号加到振荡器上调频，并经过功率放大、阻抗匹配后到天线上发射出去，接收机天线接收信号后选频放大信号，并将信号解码，并显示。本系统的仿真程序设计采用了 C 语言，在 Keil 51 软件上编程实现，其设计过程简单，易修改，可移植。关键词关键词：无线点餐；单片机；锁相环；C 语言。 Wireless order system design and emulationAbstract：The design as at89s51 monolithic integrate

7、d circuits, with the c language programming, a menu of speech and a short letter to the transmission of a smart order system.It can achieve a host to ten oclock for dinner between simplex system voice and menu text to carry his business.The design of the transmitter to launch a fm carrier signals, c

8、ame to an oscillator on fm and power to enlarge, the impedance match after the aerial go off after receiving antennas received signal for the enlargement of the signal frequency and signal, and show the emulator. this system design in the c language, is keil 51 software programming, the design proce

9、ss is simple and easy to revise and portable.Key words: Wireless order ； monolithic integrated circuits ； PPL ； c language.第一章第一章绪论绪论1.1 引言在我们这个“食文化”高度发达的国度里，餐饮业毋庸置疑地成为第一大传统产业。然而，正是这历史悠久、规模庞大的产业，却也是信息化程度最慢和最低的产业之一。至今为止，许多餐饮企业的经营方式仍然停留在“一张纸、一支笔、经理喊破嗓、员工跑断腿”的境地；而会计工作，一般是以一支笔、一个计算器进行加减乘除，总体来说是以人脑计算为基础，

10、不但工作量巨大，而且极易出错。相信大家大都曾见过生意极好的饭馆，服务员进进出出地飞奔于桌台、大堂柜台和厨房之间，而会计则用计算器算得满头大汗的场景，蔚为壮观。且不说这种日复一日的重复、单调的劳动意义何在，单就消费计算方面的出错而引发的与客户之间的矛盾纠纷，就不可胜计。 其实在人类文明已经进入电子信息的时代，绝大多数重复、单调、可程式化的工作都已经可以交由计算机来完成。面对复杂和庞大的计算任务，计算机在效率和准确度方面是人脑所不能望其项背的。作为传统产业的餐饮业，同其他很多传统产业一样，同样可以引入信息化改造。餐饮业的信息化改造内容，主要有：由传统的笔和纸点餐，改用电子点餐；由传统的人工计算、统

11、计、管理，改用电脑进行计算、统计和管理；将现代的电子技术、无线技术、计算机技术和网络技术引入到餐饮行业中来，替代部分人工操作，加快餐饮企业的运转效率，提升餐饮企业的管理水平，使餐饮企业运作更规范、更科学、更高效。在餐饮企业的信息化改造当中，无线点餐（点菜）系统，成为其核心内容，也是餐饮企业进行信息化改造的必由之路。顾名思义，无线点餐（点菜）系统，就是利用无线技术，替代传统的纸和笔进行电子点餐（点菜）操作，它可以远距离地进行信息即时传递。当然，无线点餐（点菜）系统不只是可以进行点餐操作，同时通过配套的餐饮管理软件，还可以实现强大的统计和管理功能，使餐饮企业真正实现信息化。1.2 点餐系统的历史和

12、现状通常情况，餐厅点餐、送单、结账都采用人工传递，这种传统点餐方式基本依赖于人工操作，这种简单的点餐方式存在着诸多问题：一方面在用餐高峰期，人工传递定单浪费了时间，降低了工作效率，直接影响了翻台率。经营大规模菜系时，单据多、量大，而分单、传菜等环节繁杂，经过的人越多越容易出问题，造成误操作，直接影响了服务质量；另一方面，点餐的整个流程受到每个环节执行情况的制约。这样容易造成客人投诉，影响到，甚至有损餐厅的美誉度。随着技术的普及，一些规模较大的酒楼餐厅开始考虑利用这种最为先进、最具时尚潮流的来建设一套灵活、快捷的，以优化管理流程，使酒店的服务和管理得到实质性的提升，提高品牌形象和行业核心竞争力。

13、1.3 无线点餐系统的主要实现方法无线点餐系统可以通过单片机、FPGA 和 DSP 三种不同的技术来实现：单片机，即单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上。1单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，在各个领域得到了广泛的应用和发展，目前已渗透到人们工作和生活的各个角落，几乎是无处不在。单片机最早是以嵌入式微控制器的面貌出现的。在嵌入式系统中，它是应用最多的核心器件。在计算机主导工业生产并且日益走进家庭生活的今天，从家用电器、工业控制、医疗

14、仪器到军事应用，到处都有单片机的存在。2.FPGA 是英文 FieldProgrammable Gate Array 的缩写，即现场可编程门阵列，它是在 PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA 的基本特点主要有：（1）采用 FPGA 设计 ASIC 电路，用户不需要投片生产就能得到合用的芯片；（2）FPGA 可做其他全定制或半定制 ASIC 电路的试样片：（3）FPGA 内部有丰富的触发器和 IO 引脚；（4）FPGA 是 ASIC 电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一；（5）FPGA 采用高速 CHMOS 工艺，功耗低，可以与 CMOS、TT

15、L 电平兼容。可以说，FPGA 芯片是小批量系统提高系统集成度和可靠性的最佳选择之一。3.DSP 即数字信号处理，它在数字领域里最通常的功能：滤波。简单地说，滤波就是对信号进行处理，以改善其特性。例如，滤波可以从信号里清除噪声或静电干扰，从而改善其信噪比。从 70 年代 DSP 的理论和算法基础的提出，经过 20 多年的发展，DSP 产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。在计算机技术日新月异的时代，嵌入式系统软件、硬件不断进行着新的突破性发展。如今 DSP 技术和 DSP 应用已经成为当今嵌入式系统应用领域中最热门的技术，是高校、科研院所和高

16、新技术企业的 DSP 软件、硬件开发人员的新的课题。1.4 本文的研究目的和研究的主要内容 1.4.1 本文的研究目的 在无线网络大行其道的今天，各行各业都在积极地向信息科技靠拢，而餐饮业庞大的场地空间、繁琐而重复的点餐程序尤需改造。其实，一切的缺点都可以转化为体现优势的动力，无线网络技术在餐饮业里的一个应用就是证明。无线点餐就是利用无线通信技术来实现随时随地的点菜过程，可以最大程度避免传统的点菜方式的弊病：人工传递浪费时间，效率低下，直接影响了企业效益；经营大规模菜系时单据多、信息量大，而分单、传菜等环节经过的人越多越容易出问题，从而影响了服务质量；只能靠人工的管理服务；阻碍企业管理的正常经

17、营。1.4.2 本文研究的主要内容研究的主要内容有：用单片机设计制作一个智能点餐系统，该系统能系统可实现主机至 10 个点餐机间的单工语音及菜单短信传送业务。（1）能实现语音信号和短信的单工传输；（2）系统的中心工作频率为；040fz（3）主站发射功率，输出阻抗。2aW R50第二章第二章无线点餐系统的原理概述无线点餐系统的原理概述2.1 系统方案的选择2.1.1 调制体制的选择 1）选择 2FSK 调制体制的原因要完成语音信号传送常采用普通调幅波调制（AM）和调频波调制（FM）两大类。要完成主站对从站具有短信数据传送功能常采用幅度键控调制、频率键控调制和相位键控三大类。考虑到 FM 比 AM

18、 抗干扰性强，本方案选取语音传送采用 FM 体制，短信数据传送采用 2FSK 调制体制。2）2FSK 的原理频移键控(FSK)是用不同频率的载波来传送数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率。二进制频移键控是用两个不同频率的载波来代表数字信号的两种电平。接收端收到不同的载波信号再进行逆变换成为数字信号，完成信息传输过程。FSK 信号有相位不连续和相位连续两种情况，相位不连续的 FSK 信号可以视为两个频率分别为 f1 和 f2 的 ASK 信号的叠加，如图 2.1.1 所示。本设计中的40fz信号表示为“1” ，其他频段的信号表示为“0”可以用图（g）表示图（a）中的信息码。图 2.1.1

19、FSK 信号为两个不同频率的 ASK 信号叠加2.1.2 FM 方案的选择目前稳定度较高的载波的产生常采用频率合成技术，而频率合成法又分为直接频率合成法和间接频率合成法两大类，而直接频率合成法又分为直接模拟频率合成法和直接数字频率合成法，简介频率合成法（锁相环法 PLL）又分为脉冲控制锁相法、间接合成减法降频法和间接合成制除法降频法。考虑到语音信号（随机信号）和短信数据的调频，采用间接合成法更简单和方便些，所以选取该方案。2.2 系统原理及框图2.2.1 系统原理整个系统分为发射机和接收机两大部分。发射部分采用锁相环式频率合成技术，由 MC145152 和 MC12022 芯片组成锁相环，将载

20、波频率精确锁定在，输出载40z波的稳定度达到；准确度达到；由变容二极管 V149 和集成压控振荡器54 1053 10芯片 MC1648 实现对载波的调频调制；末级功放选用三极管 2SC1970，使其工作在丙类放大状态，使输出功率达到设计要求。接收部分以超大规模 AM/FM 立体声收音集成芯片 CXA1238 为主体，灵敏度、镜像抑制、信噪比等各项性能指标均达到设计要求；音频功率放大器采用集成芯片 LM386，电压放大倍数最大为 200。采用 PT2262/2272编码/译码电路实现了数据传输业务以及对台号的选择等功能；音频输入和数据输入可自动转换；AT89S52 作为整个系统的控制部分，程序

21、设计采用了 C 语言在 Keil 51 的编译器上编程实现；显示采用 12864 点阵型液晶显示。2.2.2 原理框图发射机和接收机，其原理框图如图 2.1.2、图 2.1.3 所示。晶振参考分频器键盘显示单片机LCD 驱动按键控制数据处理短信编码PT2262左声道右声道正弦波输入鉴相器环路滤波压控振荡器（MC1648）功率放大阻抗匹配高速分频器（MC12022）可编程分频器发射天线话筒输入图 2.1.2 发射机原理方框图天线匹配网络收音芯片（CXA1238）10.7M 陶瓷滤波器右声道左声道整形放大耳机音频放大高放回路本振回路PT2272PT22721单片机LCD 驱动按键控制数据处理短信编

22、码显示接收天线图 2.1.3 接收机原理方框图第三章第三章单元电路设计单元电路设计3.1 发射部分电路设计发射机原理方框图如图 2.1.1 所示，主要由压控振荡器电路、锁相环电路、功率放大电路、阻抗变换电路和编码电路等组成。3.1.1 压控振荡器电路压控振荡器电路主要由压控振荡器芯片 MC1648、变容二极管 V149 以及 LC 谐振回路构成，电源采用5V 的电压。MC1648（MC1648 的引脚图如图 3.1.1）需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路。电容采用一对串联变容二极管，背靠背地与电感相连。调整加在变容二极管上的电压大小，使振荡器的输出频率稳定在.在40z工作频率时，为达到

23、最佳工作性能，要求并联谐振回路的。压控振荡器电路100LQ如图 3.1.2 所示。 图 3.1.1 MC1648 引脚图 图 3.1.2 压控振荡器电路图MC1648 的内部电路第 10 引脚和第 12 引脚外接 LC 谐振回路组成正反馈（反相720）的正弦振荡器电路。其振荡频率由式（3.1.1）计算。 （3.1.1）LCfc21其中，即。21111DDCCC2121DDDDCCCCC该芯片的引脚端 5 是自动增益控制电路（AGC）的反馈端。若将功率放大器输出的电压通过一个反馈电路接到该引脚，则可在输出频率不同的情况下，自动调整输出电压的幅值使其稳定。由于本设计的频率固定在，且其反馈幅度不大，

24、因此引40z脚端 5 直接接地。VOC 产生的振荡频率范围与变容二极管的压容特性有关。变容二极管的电容的DC大小受所加偏置电压 U 控制，它们之间的关系可由图 3.1.3 所示电路测出。方法是：从扫频仪输入 0的扫频信号，同时用扫频仪检测该电路的谐振频率。调节电位z300器，使变容二极管的偏压以 0.5V 为间隔从 110V 变化，从扫频仪观测电路的谐振3R点频率并记录下来。由于全部接入谐振回路，为了减少波形非线性失真，取变容二jC极管电容变化指数 r2。根据式（3.1.1） ，计算出频率与容量的关系，进而得到偏置电压与容量关系曲线，如图 3.1.4 所示。 图 3.1.4 变容二极管特性曲线

25、从曲线上易见，偏置电压取值 3.17.5V 时，的变化近似于线性，从UCD/DC2518pF。又为，根据式（3.1.1）有cf40zDcCfL22/1取，得。pFCD20zfc 4079. 0L因此，取可满足设计要求。79. 0L3.1.2 锁相环电路振荡器的输出频率受自身参数、控制电压的稳定性、温度、外界电磁干扰等因素的影响，往往是不稳定的，因此需要加入自动相位控制环节，即锁相环来稳定发射频率。发射频率经反馈，与晶振产生的标准信号相比较，在锁相环的跟踪下，发射频率始终向标准信号逼近，最终被锁定在标准频率上，达到与参考分频器于一体的大规模集成电路。分频器的分频系数可由并行输入的数据控制。锁相环

26、电路采用 MC145152 芯片，MC145152 芯片集鉴相器、可编程分频器、参考分频器于一体，分频器的分频系数可由并行输入的数据控制。MC145152 采用 28 引脚 DIP 封装，各引脚功能如下：引脚端 4、5、6（、）为参考地址码输入端，用于选择参考分频器的0AR1AR2AR分频比。通过 148 ROM 参考译码器和 12 位R 计数器进行编程。分频比有 8 种选择，参考地址码与分频比的关系如表 3.1.1 所列。引脚端 26、27（、）为参考振荡端，一般应在、端分INOSCOUTOSCINOSCOUTOSC别连接 15左右的电容到地。也可作为外部参考信号的输入端。pFINOSC引脚

27、端 1（VOC）为输入信号端，其输入信号频率应小于 40。z引脚端 10、2125（A5A0）为 6 位A 计数器的分频端。其预置数决定了V（V+1）双模前置频器的V（V+1）的次数。引脚端 1120（N9N0）为 10 位N 计数器的分频端。引脚端 7、8（、）为鉴相器双输出端，用于输出环路误差信号。如果VRVf或的相位超前于，则变为低电平而仍为高电平；如果或的相RfVfRfVRVfRfVf位滞后于，则跳为低电平，而保持为高电平；如果，且与同相，RfRVVfRfVfRf则和保持为高电平，仅在一个很短的时间内二者同时为低电平。VR引脚端 9（MC）为模式控制端。输出的模式控制信号加到双模分频器

28、，即可实现模式变换。在一个计数周期开始时，MC 处于低电平，一直到 A 下行计满它的编程值为止，然后，MC 跳为高电平，并一直维持到N 计数器下行计满编程的剩余值（NA） 。N 计数器计满量后，MC 复位为低电平，两个计数器重新预置到各自的编程值上，再重复上述过程。引脚端 28（LD）为锁定检测端，用于锁定输出信号。当环路锁定时（即、V同频同相） ，该信号为高电平；当环路失锁时，LD 为低电平。R（1）参考分频参考晶振从、接入，芯片内部的R 参考分频器提供 8 种不同的分频INOSCOUTOSC系数，对参考信号进行分频。R 值由、设定，如表 3.1.1 所列。本设计中，参0AR1AR2AR考晶

29、振为 10.24，所以取101 时，R1024，对晶振频率进行 1024 分频。z0AR1AR2AR（2）可编程分频由于发射部分的频率为 40，MC145152 无法对其直接分频，必须先采用高速分z频器进行预分频，把频率降低，然后由 MC145152 继续分频，得到一个参考频率相等的频率，并进行鉴相。为使分频系数连续可调，可编程分频电路采用的是吞咽脉冲计数器。它由 ECL（非饱和型逻辑电路）高速分频器 MC12011、MC145152 内部的A 减法计数器和V 减法计数器构成，如图 3.1.2 所示。表表 3.1.1MC145152 参考分频器分频系数选择表参考分频器分频系数选择表R86412

30、82565121024116204802AR000011111AR001100110AR01010101图 3.1.4 吞咽脉冲计数器原理图 图 3.1.5 145152 引脚图表表 3.1.2 MC12022 分频系数表分频系数表SWMC分频系数HH64HL65LH128LL129图 3.1.6 Mc12022 典型应用电路 图 3.1.6 中，1000pF，0.1，pF。在V 时，1C2C3CF0 . 8LC7 . 2CCV；在V 时，。MC12022 有 64/65 和 128/129 四种分频系kRL3 . 30 . 5CCVkRL2 . 7数，SW 和 MC 为分频系数控制端。当 S

31、W 为高电平（H）时，若 MC 为低电平，则MC12022 以 P165 为分频系数；若 MC 为高电平，则以 P64 为分频系数（从MC145152 的第 9 引脚输出，输入到 MC12022 的第 6 引脚） 。MC145152 的N 和A 是可预置数的减法计数器，由并行输入口分别预置 6 位的 A 值和 10 位的 N 值。为压控Of振荡的输出频率（即发射频率） 。吞咽脉冲计数器开始计数时，M 的初值为 1，A 和N 两个计数器被置入预置数并同时计数，当计到 A（P1）个输入脉冲（）时，A 计数器计完 A 个预置数，MOf变为 0；此时A 计数器被控制信号关闭，停止计数；当N 计数器中还

32、有（NA）个数，它继续计（NA）P 个输入脉冲后，输出一个脉冲到鉴相器。此时一个工作周期结束，A 和 N 值被重新写入两个减法计数器，M 又变为 1，接着重复以上过程。整个过程中输入的脉冲数共有 QA（P1）（NA）PPNA，也就是说，该吞咽脉冲计数器的总分频系数为 PNA。可见，从用吞咽脉冲计数方式，只要适当地选取 N 和 A 值，就能得到任意的分频比。为实现锁相，必须有，反过来，由于，改变 NROfAPNfAPNffRO和 A 的值，也能改变，这就是输出频率数字化控制的原理。OfA 计数器为 8 位，因此 A 值最大为 63，MC12022 的 P 值为 64。如果参考频率10，则输出频率

33、为Rfzk zkANAPNffRO1064本设计中，要使发射频率为 40，先令 A0，则z62.564/1010/1040/36PAffNRO取 N62111110B，进而6232100000B641010/1040/36PNffARO由此可得，给 MC145152 的 N9N0 和 A5A0 口预置相应的数值，可实现对发射频率的控制。（3）鉴相本设计采用的鉴相器集成在 MC145152 中，是一种新型数字式鉴频/鉴相集成电路，具有鉴频和鉴相功能，不需要辅助捕捉电路就能实现宽带捕捉和保持。模拟鉴相器对输入其中的两个信号进行相位比较。一个是稳定度很高的标准晶振经过分频得到的；另一个是由压控振荡器

34、输出频率经分频反馈回来的。这两个信号通过鉴频器，也就是经过一个模拟乘法器后，得到一个相位误差信号。设两个输入信号分别为 )(sin)(sin)(1ttUttUtURRMRRRMR)(sin)(sin)(2ttUttUtUYYMYYYMY其中 )()()(2tttYRY将量信号相乘得到 1120.5sin 2sinRYRMYMRUUUUtttt再经过一个低通滤波器，取出其中的误差信号 ，滤去其高频成分，将其直流成分用来调整压控振荡器的输出频率。本设计采用的鉴相器集成在 MC145152 中，是一种新型数字式鉴频/鉴相电路，具有鉴频和鉴相功能，不需要辅助捕捉电路就能实现宽带捕捉和保持。3.1.3

35、功率放大电路末级功放选用三极管功放管为 2SC1970，采用感性负载，输出幅度较大。丙类功放的基级电压VEE 是利用发射机电流的直流分量 IE0 在射级电阻 RE2 上产生的压降提供的。当放大器的输入信号 U1 为正弦波时，集电极的输出电流 ic 为余弦脉冲波。利用谐振回路 L2C2 的选频作用获得输出基波电压 Uc1、电流 ic1。图 3.1.7 功率放大电路集电极基波电压为PMCMCRIV11式中，为集电极基波电流的振幅；Rc 为集电极负载阻抗。集电极输出功率为MCV1CMCCMCMCMCCRVRIIVP2/2/2/121211直流电源 Vcc 供给的直流功率为0CCCDIVP 集电极的效

36、率为考虑到效率和功率，选择导通角为经验值 70 当功放工作在临界状态时对应的等效负载电阻为将V，W，V 带入上式得12CCV2CP 0.2CESV34.8PR 3.1.4 阻抗变换电路每级高频功放的高频匹配电路均可以分为输入匹配网络与输出匹配网络两种类型，一般用双端口来实现。该双端口网络应具有这样几个特点： （1） 以保证放大器传输到负载的功率最大，即起到阻抗匹配作用；（2） 抑制工作频率范围以外的不需要频率，即有良好的滤波作用；大多数发射机为波段工作，因此双端口网络要适应波段工作的要求，改变工作频率时调谐要方便，并能在波段内保持较好的匹配和较高的频率等。常用的输出线路主要有两种类型：LC 匹

37、配网络和耦合回路。本设计中负载电阻 Rp大于高频功放要求的最佳负载阻抗，所以采用 LC 匹配网络中的 L-II 型网络。要使发射机的输出阻抗与天线匹配，必须设计出降阻匹配网络。34.8PR 50又因 1m 长天线呈容性阻抗，必须采用串联谐振，使之天线辐射出去的功率最大。本设计采用的是 L 型的 LC 网络来实现阻抗匹配，L 型电路只有两个元件，两个要求，所以它的解是惟一的，下面为 L 型电路的匹配原理和计算方法。如图 3.1.8 所示。R1、R2为欲匹配的电阻值。因为11102( )1122( )CC MC MDCCCPVIPVI 222222221 11111111 122211111111

38、R XRXRXRXR XXXXRXRXRXRX222222111 1221111RXR XXRRXRX2/2PccCESCRVVP 令上式虚部等于 0，实部等于 R2，则222112011RXXRX2221 1211R XRRX解此方程组得21212XLRRR 图 3.1.8 阻抗变换电路 图 3.1.9 阻抗匹配电路 图中：R1、R2 为需要匹配的电阻值，21/211RRRRC。1212 /LRRR本设计的阻抗变换采用两节 LC 网络，使每一级的阻抗匹配变换缓慢，以换取带宽特性，其变换阻值为。电路如图 3.1.9 所示，R1，R2,5034.85034.8,采用串联谐振电路。其计算可得：C1

39、52.6 pF，L1539.8nH。zfO 403.1.5 发射机的编码及控制发射机的控制器及选呼、短信数据编码器的设计如图所示。它主要由单片机AT89C51 和编码芯片 PT2262 构成。编码芯片 PT2262 具有地址和数据编码功能，解码芯片具有地址和数据解码功能，它们两者必须配套使用。PT2262 编码芯片引脚端功能如表 3.3.3 所示。表 3.1.1 PT2262 引脚端功能引脚端符号功能16A0A5地址输入端，可编程“1” 、 “0”和“开路”三种状态7、8、1013A6/D5A11/D0地址或数据输入端，地址输入时用 16，作数据输入时只可编成“1” 、 “0”两种状态14TE

40、发射使能端，低电平有效15、16OSC1、OSC2外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率17DOUT数据输出端，编码由此引脚串行输出9Vss电源负端18Vdd电源正端PT2262 发射芯片地址编码输入有“1” 、 “0”和“开路”三种状态，数据输入有“1” 、 “0”两种状态。由各地址、数据的不同引脚状态决定，编码从输出端 DOUT 输出。DOUT 输出的编码信号是调制在载波上的，通过改变第 15 引脚（OSC1）和第 16 引脚（OSC2）之间所接电阻阻值的大小，即可改变第 17 引脚输出时钟的频率；6 个数据位（D0D5）单片机（P2.0P2.5）预置，同时 6 个地址码也由单片机（P0.0P0

41、.5）预置；第 17 引脚输出的信号通过左声道加入至压控振荡器（MC1648）进行调制发射出去。图 3.1.8 发射机的控制器及编码器3.2 接收部分电路设计接收机原理框图如图 2.2 所示。它由天线、天线匹配网络、正常调频接收部分（以 CXA1238 收音芯片为核心，包含高放回路，本振回路、右声道、音频放大等） 、接收机控制器及数据编码器（含左声道、整形电路、PT2272、单片机、显示模块）组成。3.2.1 接收电路接收电路以 CXA1238 为主体。CXA1238 是 Sony 公司推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的 AM/FM 立体声收音集成电路。典型应用电路如图所示。

42、天线接收到的信号经过 40MHz 滤波器，从 FM 天线输入端（引脚端 18）进入芯片内部，通过选频网络将选出的电台信号送入 FM 前置放大器，放大后与本振进行混频，得到 10.7M 的中频频率。引脚端 22 外接 FM 本振调谐回路。引脚端 20 外接 FM 高放调谐回路。10.7MHz 中频频率由引脚端 16 输出，连接到 10.7MHz 的陶瓷滤波器上。信号经过陶瓷滤波器，输入到引脚端 13 的中频输入端。在芯片内部进行中频放大和鉴频。鉴频后的信号分为两路：一路有引脚端 12 驱动调谐指示电路，外接发光二极管 D3（当接收信号最大时，LED 显示最亮） ；另一路由 IC 内的直流放大器放

43、大后进行自动混合和FM 静噪。经检波后的立体声复合信号（或单声道信号） ，由 IC 内直流放大器放大、滤波后，变换成 AFC 控制电压，由引脚端 10 输出并通过一个 100k 的电阻反馈至引脚端 23，用于改变变容二极管的等效电容，以达到修正 FM 本振频率、进行频率跟踪的目的。VCO 的振荡频率可通过引脚端 27 外接的微调电位器 Rv 调整，可调整跟踪导频信号的捕捉范围。解调、放大后的立体声信号分左、右两路分别从两个声道的输出口（引脚端5、6）输出。信号通过去加重网络进行去加重处理后，送到用于音量调节的数字电位器 X9511，经过音频放大后，进而驱动扬声器发声。由于本系统没有涉及调幅，所

44、以芯片中的第 14 引脚（AM 中频输入） 、第 15 引脚（波段选择） 、低 19 引脚（AM 天线输入）和第 24 引脚（AM 本振）均接电容到地。图 3.2.1 CXZ1238 典型应用电路3.2.2 天线输入网络天线匹配网络设计，首先必须计算出拉杆天线的等效阻抗和接收机的输入阻抗。在时，其等效阻抗。电路图如图 3.2.2 所示。zf 4034.8PR 用换算法测接收机输入电阻 R1。其计算方法同发射机中的阻抗匹配，图中：R1、R2 为需要匹配的电阻值，。带入21/211RRRRC1212 /LRRR数据，计算得C152.6 pF，L1539.8nH。图 3.2.2 天线匹配网络电路图3

45、.2.3 天线输入选频回路本设计要求接收部分所接收的频率值为。输入选频回路电路原理图如图所z40示。在 CXA1238 的引脚 20 和引脚 21 接上一个 LC 回路，调节可变电容的值得到所需要的频率。图 3.2.3 输入选频回路电路原理图根据公式，已知，取，,1/2( 12)fL CC40fz120pC 0.59L则，得到可调电容值 C2=520pF。C2max20pF3.2.4 本机振荡器谐振回路本机振荡器电路用于产生本地振荡信号。它始终比接收信号高出 10.7，连接z至 CXA1238 的引脚端 22 和引脚端 21。本设计采用的本振电路的调谐回路与输入选频回路电路一致，原理相同，只是

46、参数不同，如 C2 值不变，则由公式计算得，。 )21(2/1CCLf0.36L3.2.5 音频功率放大器电路音频功率放大器采用美国国家半导体公司生产的音频功率放大器芯片 LM386（内部电路图及引脚图如图 3.2.4。电压增益内置为 20，在引脚端 1 和 8 之间增加一只外接电阻和电容，便可调节电压增益值，最大值为 200。由于在 6V 电源电压下，它的静态功耗仅为 24mW，使得 LM386 适合电池供电。音频功率放大器电路原理图如图所示，在引脚端 1 和 8 之间增加一只外接电阻和电容，放大电压。图 3.2.4 LM386 的内部电路图及引脚图图 3.2.3 音频功率放大器电路图3.6

47、 接收机的解码及控制 PT2272 具有地址和数据解码功能。数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀 M 表示为“暂存型” ，后缀为 L 表示“锁存型” 。其数据输出又分为 0、2、4、6 不同的输出，例如:PT2272-M4 表示数据输出为 4 位的暂存型无线遥控接收芯片。本设计采用的是 PT2272-M6。编码芯片 PT2262 发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 引脚才能输出高电平，与此同时相应的数据引脚也输出高电平。如果发送端一直按住按键，则编码芯片也会连续发射。其具有功耗低

48、、外部器件少、工作电压范围宽、数据可达 6 位、地址码最多可达 531441 种的特点。PT2272 引脚端功能如表 3.3.2 所列。表 3.2.1 PT2272 引脚功能引脚端符号功能16A0A5地址输入端，可编程“1” 、 “0”和“开路”三种状态要求与 PT2262 设定的状态一致7、8、1013A6/D5A11/D0数据输出端，分暂存和锁存两种状态14DI脉冲编码信号输入端15、16OSC1、OSC2外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率17VT输出端，接收有效信号时，VT 端由低电平变为高电平9Vss电源负端18Vdd电源正端PT2272 的暂存功能是指，当发射信号消失时，PT2272

49、的对应数据输出位即变为低电平；而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272 的数据输出端仍保持原来的状态，直到下一次接收到新的信号输入。接收机的解码控制电路如图所示。图 3.2.3 接收电路的解调控制电路图第四章第四章系统软件设计系统软件设计4.1 Keil C51 的简介Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Wind

50、ows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 Keil C51 集成开发环境是以工程的方法来管理文件的，而不是单一文件的模式。所有的文件包括源程序（包括 C 程序和汇编程序）以及头文件，甚至说明性的技术文档，都可以放在工程项目文件里统一管理。一般可以按照下面的步骤来创建一个 Keil C51应用程序，即（1） 新建一个工程项目文件；（2） 为工程选择目标器件（例如选择 PHILIPS 公司的 P89C61X2） ；（3） 为工程项目设置软、

51、硬件调试环境；（4） 创建源程序文件并输入程序代码；（5） 保存创建的源程序项目文件；（6） 把源程序文件添加到项目中。下面是创建无线点餐系统的具体步骤：1. 建立一个新工程。单击 Project 菜单，在弹出的下拉菜单中选中 New Project 选项图 4.1.1然后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到 C51 目录里,工程文件的名字为 C51如图 4.1.2 所示,然后点击保存.图 4.1.2这时会弹出一个对话框,要求你选择单片机的型号,你可以根据你使用的单片机来选择,keil c51 几乎支持所有的 51 核的单片机,一般选择 Atmel 的 89C51,如图 4.1.

52、3所示,选择 89C51 之后,右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定。图 4.1.3在图 4.1.4 中，单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项图 4.1.4回到编辑界面后，单击“Target 1”前面的“”号，然后在“Source Group 1”上单击右键，弹出如下菜单图 4.1.5然后单击“Add File to Group Source Group 1 ” 屏幕如图 4.1.6 所示图 4.1.6选中 Test.c，然后单击“Add ”屏幕后如图 4.1.7 所示图 4.1.7最后选择“Project”中的“Build target”或者直接点击图标，通过编译

53、后，设置“Output”为“Creat HEX Fi”可生成*.HEX 文件，*.HEX 文件可以下载到硬件中仿真。4.2 软件设计系统的软件程序分为发射部分和接收部分。（1）发射部分的程序主要可分为按键处理模块、液晶显示模块、数据处理模块以及字符转换模块 4 部分。其主程序流程图如图所示。开始初始化是否有键按下DATA 键选台号是否短信？字符处理语音短信发送CLEAR 键语音短信显示返回清屏NNYY图 4.1.1 发射机流程图（2）接收部分的程序主要是完成液晶显示、按键处理以及台号的转换等功能。其主程序流程图如图所示。开始初始化是否有中断？地址码是否符合？接收短信显示扫描按键改变台号返回NN

54、YY图 4.1.2 接收机流程图第五章第五章系统仿真系统仿真5.1 SystemView 的简介 由于本设计的频率为高频，很难做出单片机的仿真，所以下面在 SystemView 软件上做仿真，一验证系统能否实现其功能。 SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。SystemView 以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的 Windows 窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。5.2 仿真原理及原理框图2FSK 的调制原理框图如图 5.

55、1.1 所示，利用矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。2FSK 的解调原理框图如图 5.1.2 所示，输入信号经过带通滤波、乘法器加上本地载波，然后经过低通滤波，最后抽样判决解调出信号。 载波f1载波f1FSK2输出二进制数据图 5.1.1 2FSK 信号产生原理（键控法） 输入带通滤波器低通滤波器带通滤波器低通滤波器抽样判决器输出抽样脉冲本地载波 f1本地载波 f1乘法器乘法器图 5.1.2 2FSK 键控信号的解调原理方框图（相干解调法）5.3 仿真及仿真结果分析 建立系统的具体步骤如下：1. 进入 SystemView。通过双击桌面上的 SystemView 快捷图

56、标或单击程序组中的SystemView 即可启动 SystemView。2. 设置系统运行时间。单击工具条中的系统定时“System Time”按钮，把采样频率和采样点数设置好。3. 定义好信号源、函数符号、接收图符，并设置好相应的参数。4. 连接图符。将各个图符安要求连接。5. 运行系统。单击工具条中的运行按钮运行系统，这时就会在各个接收图符里显示出信号。6. 结束仿真，保存用户系统。选择“File”菜单中的“Save”把刚才设计的内容保存下来。仿真结果分析：在图 5.1.3 中， “4”和“5”分别为两个不同频率的正弦波信号， “ o”为需要调制的信号， 0 通过键控开关“3”控制 f1

57、和 f2 的叠加。 “Sink8”和“Sink9”为“4”和“5”的波形显示， “Sink7”显示的为“0”的波形， “Sink6”为调制后的信号波形。显然，调制前后的波形所表示的信号内容基本一致。在图 5.1.4 中， “0”为需要解调的信号， “1” 、 “2”为两个不同频率的相干载波，“12”为延时器， “5”为相干载波， “6” 、 “7”为两个不同截止频率的带通滤波器，“10” 、 “11”为两个低通滤波器， “15” 、 “16”分别为两个本地载波， “18”为比较器。“0”延时后通过键控开关控制两个载波信号与之的叠加，然后与“5”叠加，输出调制信号；调制信号经过“6”或“7” 、

58、 “13” “14”加载“15” 、 “16” ，然后经过“10” 、“11” ，最后经过“18”抽样判决解调出信号。图 5.1.3 2FSK 调制的 SystemView 仿真图（发射机）图 5.1.4 2FSK 解调的 SystemView 仿真图（接收机）结束语本设计是基于单片机的无线点餐系统，充分利用了单片机的可重复编程和其特性。实现了主机同 10 个从机的通信，可通过编程实现不同频带信号的发射和接收。发射载波的频率达到一定的精度，满足了设计要求。整个设计采用 C 语言编程实现，可通过修改程序满足不同要求条件。设计的无线点餐系统，发射频率为 40MHz，发射峰值功率达到 2W，可传送语

59、音信号，语音信号输入可采用话筒和线路输入，可传送文字短信，音频输入和文字短信输入可切换，文字短信输入采用键盘输入，液晶显示，操作简单方便。系统中的发射机部分，用可编程分频器分频出要求频率的载波信号，可灵活变换；用锁相环电路控制输入信号与载波的加载，在经功率放大，天线的阻抗匹配发射信号，系统的功能稳定，且效率较高。参考文献参考文献1.王迎旭 单片机原理与应用 机械工业出版社，20062.高吉祥 高频电子线路 电子工业出版社，20073.樊昌信 通信原理教程 电子工业出版社，20085.钟章队 无线局域网 科学出版社，20046.王越 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 北京理工大学出版社，200

60、77.谢希仁 计算机网络 电子工业出版社，20098.顾宝良 通信电子线路 电子工业出版社，20029.阳昌汉 高频电子线路 哈工程出版社，200110.王建校 51 系列单片机及 C51 程序设计 科学出版社，200211.陈梓城 实用电子电路设计与调试 中国电力出版社，200612.周立功等 单片机与 CPLD 综合应用技术 北京航空航天大学出版社，200313.高吉祥 高频电子线路学习辅导及习题详解 电子工业出版社，200514.沈伟慈 高频电路 西安电子科技大学出版社，200015.清华大学通信教研组 高频电路（上册） 人民邮电出版社，197916.杨素行 模拟电子技术基础 高等教育出版社，199917.谢