一种简易的单工无线呼叫系统的设计与实现

蔡乾宏++周妮

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

摘 要：随着社会的发展，通信在人类的生活中无处不在。针对于通信的便利，该文提出了一种低成本、低功耗的单工无线通信系统。系统由发射机模块和接收机模块组成。发射机采用石英晶体振荡器直接调频，接收机利用MC3363作为核心芯片采用超外差方式接收，通过51单片机作为控制电路，实现了阿拉伯数字、大小写英文字母以及语音短信的收发，并通过LCD1602液晶显示器将短消息显示出来。

关键词：晶体振荡器振 MC3363芯片 51单片机 LCD1602液晶显示

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（b）-0194-02

目前，移动通信在人类生活中无处不在。多功能、智能化、多媒体的通信系统是目前移动通信的发展趋势。但是，大部分的通信设备具有以下几个缺点：（1）通信设备成本太高；（2）成本相对于较低的设备却没有短信收发功能；（3）使用方式太复杂。在这里介绍了一种基于MC3363芯片为核心简易的无线呼叫系统，可用于解决类似问题，以供大家交流学习之用。

1 系统方案

该系统主要由两个模块组成。分别为发射机模块，接收机模块。设计流程为从信号源注入一个语音信号，第一级放大后经过晶体振荡器直接调频，经过两级调谐放大选出5倍频38.46 MHz，最后经过功率放大通过天线发射出去，数字信号不需要经过放大直接进行调频即可[1]。

接收部分主要采用超外差接收方式，天线接收到的信号是一个小信号，首先经过调谐放大，然后与第一本振27.7 MHz混频得到第一中频10.70 MHz；经过10.70 MHz陶瓷滤波器再与10.245第二本振混频，产生第二中频455 KHz，最后通过检波电路还原出信号，数字信号通过比较器对波形进行整形[2]。数字信号主要由51單片机控制和LCD1602液晶显示。

2 电路硬件设计以及参数计算选择

2.1 发射机硬件电路设计

发射机采用7.68 MHZ晶体振荡器直接调频电路，通过选频放大选取5倍频38.46 MHZ。最后经过功率放大。发射机原理图如图1所示。

2.2 发射机参数计算

（1）变容二极管正端电压。

根据计算出的电压值我们选取1-8V电压范围变化的V149变容二极管，其电容变化范围为6P-50P。

（2）载波信号的选取：基本本振：7.68 MHz，通过倍频选取38.5 MHz的信号频率。

（3）调谐回路：根据并联谐振公式[3]：= MHz。

2.2.1接收机硬件电路设计

接收机采用超外差接收方式，采用低功耗接收芯片MC3363[4]。数字信号经过比较器进行波形整形。

2.3 接收机参数计算

（1）由于发射频率为38.4 MHz，所以第一中频定为10.7MHZ，所以第一本振频率为：

=38.4 MHz-10.7 MHz=27.7 MHz。根据要求我们选取27.7 MHz的晶振。

（2）第二级中频定为455 MHz，所以第二本振为：=10.7 MHz-455 MHz=10.245 MHz。根据要求我们选取10.245 MHz晶振。

3 软件设计

该系统发射部分用改进的矩阵键盘进行数据的输入，发射和接收都通过LCD1602液晶进行显示。系统发射部分的流程为先进行按键扫描，将选择的台号通过LCD1602进行显示；再扫描发送键，如果有按键，将对应的数据发送出去，否则重新进行按键扫描。系统接收部分的流程为先检测起始标志，再检测对应的地址码，通过确定地址码使得对应的台号接收数据，最终通过LCD1602显示出来。在起始标志不符合的情况下，系统将清除接收的信号，重新进行起始标志的检测工作。

4 调试方案

4.1 接收部分电路调试与测试

先将接收机部分按照标准调试正常后，将调试好的信号送给模拟天线，进行网络匹配后，再通过调频接收机接收数据，将它送给标准负载，最后通过电压表、示波器和失真度测试仪来测试接收机部分各项技术指标。

4.2 发射部分电路调试与测试

先将接收机部分按照标准调试正常后，通过发射机送给匹配网络进行网络匹配，通过模拟开关送给高频示波器来测试发射机部分各项基本技术指标。

4.3 测试结果

测试的结果如表1，表2所示。

4.4 结果分析

该系统的测试环境为空旷的平地。通过测试，语音信号在一定距离之后会有噪声。因此我们在接收机和天线匹配网络之间增加一级低噪声高频放大器，使接收机灵敏度达到2 uV，接收距离从30 M增加到50 M。在测试过程中，我们遇到两个问题：一是数据信号出现误码。二是测试过程出现“盲区”。出现误码原因是干扰信号太强。改进办法是增加一个屏蔽盒。语音信号在30 M以上距离会出现“盲区”。产生原因是因为点播在传输过程中，电场与电磁方向是正交的[3]，所以在“盲区”我们需要改变天线方向。

5 结语

一种简易的单工无线呼叫系统采用石英晶体振荡器以及MC3363为核心设计的硬件电路结构，实现了阿拉伯数字、大小写英文字母以及语音短信的收发，并通过LCD1602液晶显示器将短消息显示出来。通过资料查询、方案选择完成了电路、软件的设计和调试。由于其结构简单，低成本、低功耗的特性，该系统可以用于某些只需要单向传输与接收的服务领域中。

参考文献

[1] 张肃文.高频电子线路[M].武汉：高等教育出版社，2008.

[2] 高吉祥.模拟电子技术[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3] 李全利.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 张庆双.实用电子电路200例[M].北京：机械工业出版社，2008.

[5] 铃木雅臣.晶体管电路设计下[M].北京：科学出版社，2010.