通信系统课程设计指导材料new

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1、 通信系统课程设计指导材料 一、 通信系统的组成定义：传递信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。通信系统的一般模型如图1所示： 收信者 接收 设备 传输 媒介 发送 设备信息源 干扰 图1 通信系统的一般模型数字无线通信系统的结构组成如图2所示：A/D 信源 编码 信道 编码数字调制射频调制发射D/A 信源 译码 信道 译码 数字 解调 射频 解调接收信息源收信者 图2 数字无线通信系统的组成 1 信息源: 模拟信源（电话机、摄像机、摄像头等），数字信源（计算机、数码相机等）2 信源编码：把连续的信息变换为数字信号，之后一般进行数据压缩处理，去掉部分冗余信息。3 信道编码：通过增加冗余信息

2、，进行适当的编码变换，以减少信息传输时干扰造成的数据丢失。提高传输的可靠性。4 数字调制：把信道编码后的数字信号变换为可加到射频电路的模拟信号。如：ASK，FSK，PSK，DPSK，QPSK，QAM，MSK等。5 射频调制：把数字调制后的模拟信号加到射频载波上，发射出去，实现无线传输。如：AM，DSB，SSB，VSB，FM，PM等。接收时，信息变换与上述过程相反。二、 从信息传递的网络结构来理解通信系统网络7层结构。一般的双向通信系统至少包括：应用层，数据链路层，物理层。如图3所示。应用层应用层数据链路层数据链路层物理层物理层图3 通信系统三层网络结构三、 通信系统的分类1. 按消息的物理特征

3、分类如：电话通信系统、数据通信系统、图象通信系统等，专用的或兼容的。2. 按调制方式分类基带传输：将未调制的信号直接传送。调制传输：对各种信号变换方式后传输的总称。目的：1）将消息变换为便于传送的方式。如无线传输时必须将消息载在高频上才能在自由空间发射出去。2）提高性能，特别是抗干扰能力。3）有效地利用频带。实际使用时，常常采用复合的调制方式，即用不同的调制方式进行多级调制。四、 通信的主要传输方式通信的主要传输方式有五种：1 电缆通信；2. 微波中继通信；3.光纤通信；4.卫星通信；5.移动通信；五、 通信系统课程设计内容、目的、任务1. 设计内容：（一）设计一种具有较强实用性的通信系统方案

4、 如：单兵无线通信系统、无线网络通信系统、卫星通信系统、GSM远程通信系统等 要求：1）设计出系统原理框图及基本的电路原理图； 2）写出系统的工作原理及电路的工作原理； 3）设计出系统的主要性能指标，如：传输距离、发射功率等（二）设计实现基于315MHz的数字无线通信系统。2设计目的：通过通信系统方案设计及具体的电路调试和软件编程实践，进一步加深对通信系统的了解，理解所学的专业知识，提高动手能力，提高解决实际问题的综合能力。3涉及的课程：移动通信、计算机高级语言编程（TC，C+，VC，VB，C+ Buidier，Delphe等）；51单片机汇编语言编程；通信原理；高频电子线路；模拟电路、数字电

5、路、电路CAD等。4本设计所采用的数字无线发送系统和数字无线接收系统的原理框图分别如图4和图5所示：发送信息PC射频调制发射编码调制 CPURS232电平转换电源电路+5V 交流 +5V 220V GND 图4无线发射系统原理框图图接收信息PC射频接收解调解码解调 CPURS232电平转换电源电路+5V 交流 +5V 220V GND 图5无线接收系统原理框图图6 系统的详细电路原理图分别如图6和图7所示： 图6 数字无线发射系统原理图 图7 数字无线接收系统原理图发射及接收系统中涉及的电路模块说明：1. RS232通信接口电路主要由DB9的标准232接口插座和专用芯片MAX232组成。通过这

6、个接口电路可使PC与CPU之间实现双向通信。PC机可以发送也可以接收命令和数据。在PC端，RS232通讯程序，通过DB9插座的2、3脚，产生RS232电流环信号，MAX232转换为TTL或CMOS电平，送入CPU。反之数据通过CPU，再经过MAX232转换为RS232信号，便于较长的距离传输，送入PC。2CPU电路 由51系列单片机AT89C2051及外围晶振电路和上电复位电路组成。接收来自PC的数据，然后根据协议向编码调制或解码解调电路发送或接收数据信号。AT89C2051是低电压、高性能的CMOS8位微控器，片内含有2KB的Flash可编程且可擦除的只读存储器。主要特性是：l 与MCS-5

7、1系列产品兼容；l 片内含有2KB的Flash程序存储器，可擦写次数为1000次；l 片内含有128字节的RAM；l 具有15线可编程I/O口；l 含有两个16位的定时器T0和T1；l 中断系统是具有6个中断源、5个中断矢量、2级中断优先权的中断结构；l 具有可编程的串行通信口；l 低供耗节电模式为空闲模式和掉电模式；l 全静态操作为0-24MHz；l 电源电压为2.7-6V；l 直接驱动LED；3编码调制或解码解调电路 采用专用的编码（PT2262）和解码芯片（PT2272）。详见“PT2262.PDF、PT2272.PDF”文件（提示：重点看一下编码和解码的时序图，便于理解编程控制）。实际

8、电路选用SC2262和SC2272与PT系列完全兼容。4射频（RF）发射电路采用315MHz的晶体振荡器。原理图如图8所示： 图8 RF电路原理图 为简单起见，本设计采用成熟的315MHZ的射频发射模块。增加了射频信号功率放大电路。5 射频接收解调电路 原理图如图9所示。 图9 RF接收解调电路原理图 本设计采用与315MHZ发射模块对应的成熟的接收组件。 6电源电路（略） 采用变压器把220V交流电转换为低压交流电，经过全波式整流电路整流和电容滤波后送入三端稳压器7805，产生+5V的直流电，作为整个电路系统的直流供电电源。六、 课程设计的时间安排9月16日（第3周）上课，了解课程设计的目的

9、、内容、任务、时间安排等。分组：两人一组，四个人一大组。9月16日，课代表、班长等（8人）到实验室根据分组情况，协助老师安排课程设计。打扫卫生，摆放设备（烙铁、烙铁架、示波器、焊锡丝、焊接线、万用表、斜口钳、透明胶、元器件等）第四周开始进实验室进行课程设计。每次不超过40人（1个班）。连续进行四周，每周按规定时间到实验室一次，4小时/次。第一周主要进行焊接及硬件电路检查。后三周进行编程、调试、测量、系统联调。提交课程设计报告，讲评。七、 小组工作安排（课程设计具体任务）1 编写PC控制程序（发送信息或接收信息）；2 编写51汇编语言程序(或C51程序)，用编程器把程序写入CPU芯片；3 焊接线

10、路板；4 测量调试电路系统；5 绘制电路原理图；（选做）6 绘制印刷电路板图；（选做）7 写课程设计报告（每人一份）； 八、 安全注意事项1 时刻保持安全意识，严禁粗心大意。2 注意使用烙铁及焊锡丝时的安全，防止烫伤及烫坏其它物品。3 注意使用斜口钳等工具的安全。4 注意防止触电。5 注意再确保实验板无短路的情况下才能插220V插头。6 注意测量时的安全。7 离开实验室，确保烙铁及仪器等断电。九、 焊接流程1对照原理图，先焊低矮的器件（注意方向）：IC插座，电阻，二极管，电容，测试点（可用剪断的电阻腿），7805等。2再焊连接线。首先是做线：估计连接长度，剪线，剥皮，上焊锡丝，焊接。（尽可能短

11、）3最后焊变压器及其引脚连线，电源线。4根据编码配对情况把地址码焊好。5把变压器的220V交流引脚部分，在底面用透明胶布粘贴，以免触电。6先安装四角的固定铜柱，便于焊接、测量及调试。十、 检查流程1 先看有无焊接错误。如元件的方向等。再观察焊点之间有无搭焊、虚焊等。2 对照原理图，用万用表，选择电阻档，测量每一个连接线，确保正确连接。3 不插电情况下，用电阻档检查VCC是否短路。4 让老师检查，通过后，可进行后续的测量流程。十一、 测量流程1 IC芯片都先不插上，检查VCC无短路，清干净桌面。插上电源插头，测量7805的3脚输出端，正常为+5V，此时电源指示灯亮。如不正常，拔下插头检查电路。2

12、 先插IC1，首先触摸IC表面如无发热且VCC正常，可继续。3 插IC2，同上。4 插IC3，同上。5 所有元件都插上后，如果VCC正常，7805无明显发热，说明电路没有短路问题。可逐步进行功能性测量和调试。十二、 功能测量及调试1. 测量7805的输入、输出，记录。2. SC2262或SC2272需配合发射模块和接收组件进行调试。先断开2262/2272的数据位与CPU的连接，人为用短接线把A、B、C、D依次置高电平（与VCC相连），（此时2262的发送使能端14脚应接地，置低电平），对应的接收系统的2272的A、B、C、D位应依次变为高电平，说明发送/接收的编码调制及射频电路部分都工作正常

13、。在此过程中可测量2262的信号输出端17脚以及2272的信号接收端14脚波形，并记录。3. MAX232、AT89C2051，需配合程序进行调试。只要电路连接无误，主要是编写、调试程序工作，逐步使系统调通，正常工作。（提示：2272的17脚高电平有效，送入CPU可采用查询方式，如计划采用中断方式，可自行增加设计反相电路。）十三、课程设计验收及评分标准（一） 通信系统设计方案 15分（二） 基于315MHz无线通信系统设计 85分 其中：设计调试部分占55分，设计报告占15分，平时成绩计15分。设计调试部分包括：1. 电源电路工作正常，输出+5V。（5分）2. RS232通信正常（波特率统一为

14、2400）：（1）实现PC与PC的串行通信，编程用单一PC实现自发自收。（5分）（2）PC与CPU可实现通信，编程PC发数据，如CPU收到，P3.5为低电平，如未收到，P3.5为高电平。（5分）3CPU工作正常（可设计让P3.7口线输出10KHZ的方波）。（5分） (*选做项目：自行设计一个蜂鸣器电路，编程实现播放音乐功能。30分 曲目：朋友片段；）4SC2262或SC2272工作正常，发送或接收的波形正确。（10分） （用普通示波器观察并记录SC2262或SC2272数据端的波形；）5用500MHZ示波器观察并记录射频信号的时域波形。（7分）6用频谱分析仪观察并记录射频信号的频谱。（8分）7

15、实现无线发送/接收数据，如发“A”，在接收端收到“A”。（10分）(*选做项目：无线传送一首完整的歌曲歌词，自行分段。20分 曲目：朋友；）（注：以上各步骤要求自己编程，如采用现成的串口调试工具软件或别人编的程序，只得标称分数的40%）平时成绩：8服从教师管理，遵守实验室管理规定，焊接美观，未损伤元器件。（5分）9小组及大组的合作情况，教师质询，回答问题情况。（10分）10设计报告： （1）理解原理，概念清晰，分析合理，测量波形及数据完备，没有抄袭。（10分） （2）附录完整。（5分） 十四、 课程设计报告要求及格式题目：通信系统课程设计报告（三号，黑体字）副标题：-基于315MHz的数字无线发送（或接收）系统（小四，黑体字）内容包括：一 简要说明（四号，宋体，加黑） （小四，宋体，不加黑）二 设计目的三 设计要求四 给定条件五 系统框图六 工作原理七 调试过程八 验证过程九 总结（含心得体会，自我评价，创新思想应用等。） 附录： 1CPU控制源程序（包括调试程序）2原理图（选做）3印刷电路板图（选做）4. 参考资料5调试记录11