×

使用89C51和89C2051单片机设计数据采集与传输系统的详细资料说明

消耗积分:5 | 格式:doc | 大小:0.39 MB | 2019-07-27

空心1

分享资料个

  该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心,由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检,也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA工具,软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz~48kHz的二进制数据流。另外,还使用了 “1”:“01”、“0”:“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。

  一、方案设计与论证

  首先,我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特,而信号被限定在30k~50kHz的范围内,属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz,而噪声近似为0~43kHz()的窄带白噪声,这样即使在信号和噪声幅度比值为1:1的情况下,带内的噪声功率仍然比较小,所以系统具有较高的信噪比。

  方案一:

  常用的数字调制系统有:ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力,但其要求的的带宽最宽,频带利用率最低,所以首先排除。ASK理论上虽然可行,但在本题目中,由于一个码元内只包括约两个周期的载波,所以采用包络检波法难以解调,也不可行。另外,对于本题目,还可以考虑采用基带编码的方法进行传输,如HDB3码,但这种编码方法其抗干扰能力较差,因此也不太适合。

  方案二:

  PSK调制方式具有较强的抗干扰能力,同时其调制带宽相对也比较窄,因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统,在实际实现时,我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低(≤24kbps)时,对原始数据处理的方法如下:

  “1”用“1010”(0相位两个周期的方波)表示;

  “0”用“0101”(π相位两个周期的方波)表示。

  上述调制方法能传输的最大码元速率为24kbps,当要求的数据传输速率大于24kbps时,对原始数据处理的方法如下:

  “1”用“10”(0相位一个周期的方波)表示;

  “0”用“01”(π相位一个周期的方波)表示。

  同时我们为了避免PSK调制方式复杂的载波提取电路的设计,在具体设计时采用了异步传输和软件解调相结合的解调方法,即:首先利用异步传输的起始位,确定数据的初始相位,避免了PSK解调时相位的随机性;然后利用简单的软件判决进行数据的解调。这样做有以下优点:

  1、只使用两个电平,有足够的定位信息,直流漂移较小。

  2、信号频谱的主要部分在30k~50kHz的通带范围内,利于传输。

  3、实现方法简单,避免了PSK解调时复杂的载波提取和位同步提取电路。

  4、在数据速率较低时,系统具有一定的纠错能力。例如当收到1110时可判为1(1010),当收到0111时可判为0(0101)。本系统通过软件加入了自动纠错,能纠正码距为1的误码。

  5、系统具有比较宽的数据传输范围:16kbps~48kbps。虽然在高端和低端传输速率时,已调信号的带宽已超出了信道的3dB带宽的范围,但由于已调信号的大部分能量仍然在信道的带宽范围之内,而信道噪声又比较小,所以对于正确解调影响不大。

  在具体实现上采用单片机完成调制与解调,通信采用单片机间的串行通信来完成。这样做的好处是:

  1、采用单片机串口通信,便于同步,定位方便。

  2、单片机本身对于串行信号具有多次抽判的功能。

  3、单片机可对接收到的1010四位序列进行软件判决,提高系统的抗噪性能。

  4、系统可升级性好,可以根据需要,进行纠错编码。当信道条件改变时也能较快适应。

  系统原理框图如下

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

评论(0)
发评论

下载排行榜

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !