无线呼叫系统接收器设计

鲁旭涛 赵树波

（1.中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051；2.重庆建设工业（集团）有限责任公司，重庆 404100）

0 引言

从90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。

现在，人们要求在消费中得到的服务更加快捷、方便、舒适；同时处于激烈竞争中的服务性企业也需要进一步吸引顾客，提高企业自身的服务档次和形象。无线呼叫系统可以为顾客创造良好的消费环境，使其得到更及时方便的服务，企业也可随时掌握顾客的需求，提高服务效率。无线呼叫系统可广泛应用酒店、医院、娱乐场所等服务型行业中。顾客不仅希望自己的申请能够很快得到响应，而且也不能由于接收到错误的信息，而使服务的效果降低。

无线短距离通信技术的应用已不知不觉渗透在人们生活中的每个角落，而且，还在以惊人的速度发展着。各短距离无线通信技术不同的技术优势决定了他们广阔的发展前景，他们的融合发展则拓展了他们的应用领域。短距离无线通信技术的不断完善与发展，将给我们的生活带来更多的便利。

1 无线呼叫系统接收器硬件设计

1.1 无线呼叫系统接收器总体设计

无线呼叫系统是一种基于无线通信网络技术的呼叫系统，包括发送和接受两大部分。系统的硬件结构框图大致如下，当系统接收到语音或数字信号时，系统进行放大调制，然后发射，接收部分接收到发射的信号，进行放大解调，再输出信号。系统总体结构图如图1所示

图1 系统结构框图

图3 无线发射端原理图

图4 无线接收端原理图

数据信号可以通过编码，发送码字来进行传输，然而这就需要在系统中加入存储器存放字符和其对应的码字，采取编码芯片来实现这一功能。本文采用PT2262/PT2272这芯片来实现编解码。

射频识别，又可以称为无线电频率识别，它利用无线射频方式进行非接触双向通信，来识别目标并交换数据。根据对射频收发模块的设计分析，我们采用nRF401作为射频收发芯片。

控制模块控制其它各个功能模块的工作，它是整个设备的“中央决策机构”，即协调和指挥整个呼叫器或服务器的操作。主要包括：负责读取ROM中的指令和数据，产生相应的操作控制信息处理模块的信息处理和射频收发模块的收发工作。其以单片机为核心控制器件，构成硬件系统。这个模块的功能可以由89C52单片机实现。

接收部分和发送部分的功能是相反的，在接收端数据业务要进行相应的解码，恢复出原始的数据信号，接收机对接收到的信号进行解调后，送入解码电路进行解码，其数据业务解码处理工作原理框图如图2所示：

图2 数据业务解码处理系统框图

信号解码后，进行数模转换，再将转换好的模拟信号及语音信息输出。

1.2 无线呼叫系统接收器发射端原理设计

上文提到无线呼叫系统接收器包括发送和接收两部分，其中发射端原理图如下：

发射端包括了语言接收模块、模数转换模块、发射端控制模块、信号编码模块、信号发射模块、开关和电源模块等。声电换能器将声音信号转换成电信号，电信号经过OP37放大，放大后的信号经过二阶低通滤波电路，滤掉高频分量，在后级加上同相跟随电路，电源采用单电源，输入端用电阻进行分压，进行抬升电位，用ADC0809将模拟信号转换成数字信号，单片机采集数字信号，同时通过PT2262编码芯片进行编码，用射频发射电路芯片NRF401进行发送。

1.3 无线接收端设计原理及原理图

系统的接收端与发射端功能正好相反，具体也包括以下几个模块：信号接收模块、信号解码模块、接收端控制模块、数模转换模块，语音输出模块以及电源和开关模块，NRF401通过环形天线接收调制信号，在内部完成解调。转换成数字信号，数字信号经过PT2272的解码，还原语音数字量。单片机采集数字信号，通过DAC0832转换成模拟信号，模拟信号经过LM386进行功率放大，最后还原语音信号。其原理图如下：

2 无线呼叫系统接收器软件设计

2.1 无线发射端控制程序设计

系统的发射端的控制程序框图如图5所示：

图5 无线发射端程序控制框图

2.2 无线接收端控制程序设计

系统的接收端的控制程序与发射端类似，只是多了一个D/A转换模块，系统接收端程序控制框图如图6所示。

图6 无线接收端程序控制框图

其中部分程序如下：

#include

#include

typedef unsigned int uint；

typedef unsigned char uchar；

sbit START = P2^7； //定义端口开始选择

sbit STOP = P2^6； //定义终止

sbit tx = P2^3； //接收发送选择端

sbit pu = P2^2； //模式选择

void main（）{while（1）{

if（START == 0）{

START = 0；

tx = 0； //接收模式

pu = 1； //工作模式

if（STOP == 0）{

START = 1；

pu = 0；}P0 = P1；}}}

3 无线呼叫系统PCB图

一个完整的电子设计，不仅要包括好的硬件电路和软件设计，还需要良好的装配工艺，比如合理的面板设置。本系统完成的PCB图如下所示。

图7 发射端PCB总体视图

图8 发射端PCB 3D视图

图9 接收端PCB总体视图

图10 接收端PCB 3D视图

4 系统测试

本系统的调试先采用分级调试的方法分别对系统的各个模块进行测试。在此我们以锁相调频发射和接收装置的调试为例说明。给发射装置接一个信号源，而给接收装置则连示波器，如果示波器显示的信号与信号源发射的信号大致相同，则说明发射接收部分工作正常。

本系统在分级调试成功的基础上，借助简单的软件进行了级联调试，在简单数据传输正常的情况下，逐渐增大软件的功能，从硬件的调试过渡到软件的调试和软硬的混合调试，直到整个系统工作正常。

经过多次数据测量，本系统的通信距离为105米左右，达到了设计要求。

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