通信-开题报告

集美大学诚毅学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：所在学院：诚毅学院专业：通信工程设计(论文)题目：多通道射频遥控电路的设计与制作指导教师：2011年3月1日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述遥控，顾名思义，是对被遥控对象进行远距离控制，使被遥控对象按指令动作。无线电遥控，是将各种控制指令变成相应的电信号，再利用无线电波将电信号传送到接收端，对被控制对象或装置进行远距离控制。无线电遥控的任务是利用无线电波将各种电信号由发送端传至远地的接收端，以传递信息并实施控制。随着半导体技术的发展和各种各样的射频集成芯片的大量涌现，射频技术在现代生产和生活中的应用越来越广泛。射频技术在无线监测、远程控制等领域有非常重要的应用。与传统的有线传输方式相比，射频传输具有安装与维护方便，价格低廉，适用于复杂地理条件等优点。总体来讲，无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。对于无线电遥控器，它能遥控各种家用电器，使用方便，性能可靠，灵活性很大。无线遥控由于非接触、远距离操控、控制及时、安装成本低等特点，使其在工业控制、航空航天、家电领域应用日益广泛。本设计采用DTMF编译码器S2559F/MT8870的16通道无线电遥控电路。使用DTMF专用集成编码、译码器完成多频道射频无线接收电路，提升了无线产品的性能，简化了无线产品的设计。对于Si4432芯片的通用无线收发模块，既可以实时控制也可以定时控制，可以浏览各路最近控制状态，无方向性，能隔墙隔物传送，抗干扰能力强，工作稳定可靠。一、器件介绍1、DTMF编解码器双音多频（DualToneMulti-Frequency,DTMF）信号是采用不同频率组和低音组）的组合来表征不同的指令信号。DTMF信号早期用于电子电话拨号系统，采用8中取2的组合方式；后应用于频分多路通信和无线电遥控系统中，具有构成简便，频率稳定度高（采用石英晶振）、可靠性高（双音构成一个指令）、控制通道多等优点。在编解码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。其中DTMF专用集成译码电路是与DTMF集成编码电路配对使用的。S2559F是一种双音多频专用编码集成电路，通过芯片可完成4×4矩阵编码，具有电源工作范围宽、输出电平可调、谐波失真小等特点。MT8870是一种双音多频专用译码集成电路，它采用双列直插（DIP）式18脚塑封结构，将双音频率选频电路与指令解调电路集成于一体，具有集成度高、功能强、外围支持元件少、电路简单、可靠性高等优点。2、CD4514是具有选通控制功能的输入锁存器，它的ST端为锁存脉冲输入端，输出的延时脉冲直接送至CD4514的ST端，作为CD4514的锁存脉冲。CD4514还是一种输出带有缓冲功能的译码器，该电路没有用其缓冲功能，故将其禁止控制端接低电平。3、CD4013是一双D触发器,由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出，此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计算器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。4、Si4432是SiliconLabs公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的EZRadioPRO系列无线收发芯片。其工作电压为1.9-3.6V，20引脚QFN封装（4mm×4mm）,可工作在315/433/868/915MHZ四个频段，内部集成分集式天线、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、64字节的发送和接收数据FIFO，以及可配置的GPIO等。Si4432在使用时所需的外部元件很少，1个30MHZ的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单，且成本低。Si4432的接收灵敏度达到-117dB，可提供极佳的链路质量，在扩大传输范围的同时将功耗将至最低，最小滤波带宽达8KHz，具有极佳的频道选择性，在240～960MHz频段内，不加功率放大器时的最大输出功率就可达+20dBm,设计良好时收发距离最远可达2Km。Si4432可适用于无线数据通信、无线遥控系统、小型无线网络、小型无线数据终端、无线抄表、门禁系统、无线遥感监测、水文气象监控等诸多领域。二、无线电遥控设备的组成任何一个无线电遥控装置，它都有无线电发送端和无线电接收端两大部分。如图1所示。图1无线电遥控装置的组成框图无线电发送端包括指令产生器、编码或多路复用器、调制电路和高频功率放大电路等。指令产生器视遥控设备的用途和控制程度的难易有很大的不同。简易的可能只有一个控制电源通断的开关；复杂的如频分多路需要配置一个内有输入控制逻辑电路的指令键盘；时分多路的遥控设备要配置一个编码电路和操作码盘。发射电路包括调制电路、高频振荡级和执行电路等。简易的单通道发射电路可以是无调制式的，只有高频载波振荡器。调制式发射机，除高频载波振荡器外，还设有音频振荡级和调制电路；需输入较大射频功率的，还要加末级功率放大器。遥控接收端包括无线电高频放大电路、解调电路、分路或变换电路以及执行机构等。接收机按不同的接收或解调方式及用途来分类。三、无线电遥控发射电路（1）、无线电遥控的发射频率用来产生遥控指令电信号和产生运送该信号（作为调制信号）的高频载波，使调制信号依附在该高频载波上。所谓依附在高频载波上，就是指利用欲传送的控制信号去控制高频振荡的某一参数，使这个参数随控制信号而变化。（2）、无线电遥控发射机用来将遥控指令变成相应的电信号，经放大后去调制高频振指令产生器编码或多路复用器高频调制电路高频功率放大电路高【电路解调电路分路或变换电路被控对象天线（a）发射端（b）接收端执行机构天线调制电路高频功率放大电路发射电路高频放大电路解调电路接收电路荡器，使调制信号依附在高频载波上经天线发射出去。中小功率无线电遥控发射机组成框图如图2所示。三、无线电遥控接收机无线电遥控接收电路的任务是将无线接收到的遥控发射机发来的无线电遥控信号变为相应的高频信号，并通过选频、放大，解调出原发送的调制信号。图3所示为高放式接收机的组成框图，它包括输入选择电路、高频放大器、检波电路和低频放大电路、整形电路。为了有选择地接收遥控信号，从天线接收下来的高频遥控信号先经过输入选择电路检出所需要的指令信号，滤除其他高频信号。高频放大器对有用的遥控信号进行放大，以满足级检波器检波的需要。四、无线射频收发系统硬件设计无线射频收发系统的结构框图如图4所示，由C8051F930单片机控制Si4432实现无线数据的收发。发送模块中的C8051F930将数据传送给Si4432进行编码处理，并以特定的格式经天线发给接收模块。接收模块对收到的射频信号放大、解调之后，再将数据送给主控主振级倍频电路中间放大电路功率放大电路指令产生器调制电路天线无线电遥控装置的组成框图图2无线电遥控发射机的组成框图输入选择电路高频放大器检波器低频放大电路整形电路控制信号输出天线图3无线电遥控接收机的组成框图器C8051F930进行相应的处理，如送液晶显示等。系统提供了按键和液晶等人机交互界面，还留有RS232接口可实现与PC机通信。发送模块接收模块图4无线射频收发系统结构框图五、无线射频收发系统软件设计软件编程采用模块化设计思想，系统中各主要功能模块均成独立的函数由主程序调用。功能模块包括：初始化程序，无线发送程序，无线接收程序等。无线发送程序负责写入数据载荷，并根据通信协议为数据载荷加上前导码、同步字、数据载荷长度及CRC校验字节，形成数据包将其发送出去，无线接收程序负责接收并检验数据包中的CRC字节，以确保接收到的数据的正确性。无线收发模块之间的通信是以数据包的形式发送的，本系统定义的数据包格式如下：表1其中，Preamble(前导码)是一连串的10101010，其中数量为8n位，n的大小由用户编程决定。数据包在传输过程中会在每个包的前面加上可设置长度的前导进行帧同步，从而确定收发系统之间何时发送和接收数据。SyneWord（同步字）在前导码之后，要用设定好的同步字来作为同步模式的标志码。本系统设定好的同步字为2个字节，同步内容为RS232串口通信射频Si4432模块C8051F930液晶OCM12864-9按键16MHz晶振液晶OCM12864-9C8051F930RS232串口通信16MHz晶振按键射频Si4432模块天线天线PreambleSyneWordPacketLengthPAYLOADCRC8n位2字节0或1字节用户配置2字节0x2DD4,接收端在检测到同步字后才开始接收数据。PacketLength是数据载荷长度。PAYLOAD(有效数据载荷)是用户所发送的数据。CRC(CRC校验和)由内置CRC校验。Si4432内部集成有调制/解调、编码/译码等功能，从而他们都是硬件自动加上去的，用户只需设定数据包的组成结构和部分结构的具体内容（如前导码和同步字）。参考文献[1]高仁璟，刘国新，唐祯安.基于Si4432的无线射频遥控系统设计[J].通信技术，2010（10）：137～139.[2]董秀洁，赵程程.基于AT89S52和nRF905的无线遥控系统设计与实现[J].中原工学院学报，2010（4）：27～29.[3]陈永甫.实用无线电遥控电路[M].北京：人民邮电出版社，2007.7[4]王颖.单芯片无线遥控IC大幅降低无线发射链路复杂度[J].中国电子商情(基础电子)，2010（9）：42.[5]杨明远，黄祥光，张波，谢梅.基于无线传感器网络航标遥测遥控设计与实现[J].北京理工大学学报，2010（7）：812～816.[6]张锋，曹燕.基于C8051F040单片机的温度遥测遥控系统[J].电子技术,2010,（04）：37～38.[7]潘旭兵.基于Si4432的无线收发模块的设计[J].计算机应用，2009（12）：189～199.[8]李建华.实用遥控其操作[M].北京：人民邮电出版社，1996.[9]梁延贵.遥控电路可控硅触发电路语音电路分册[M].科学技术文献出版社，2002.[10]宫芳.无线电遥控系统的模块化设计方案[J].中国科技信息.2005(24).[11]何凤庭.多通道无线发射与接收系统的研究[J].湘潭大学自然科学学报，1998（2）：16.[12]周庆华.无线电遥控多路开关系统的设计[J].测控技术.2003(33):11.[13]吴金戌，沈金阳，郭庭吉，8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2002,9.[14]SiliconLaboratories.Si4432ISMtransceiverDataSheetrev0.3[EB/OL].(2010-01-12)[2010-03-08].[15]SiliconLabora