毕业设计说明书5公里无线数传电台设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：XXXX年X月5公里无线数传电台设计摘要无线数传电台是区别于语音电台的一种用于数据传输的无线电台，其在许多领域具有重要的意义。
本文对数传电台进行了相应的研究，设计基于无线射频通信的数传电台，主要由发射机、接收机、锁相环、基带处理及调制解调、接口单元及电源管理等组成，实现有效距离5公里，能满足不同系统的使用需求。
本文采用了凌阳SPCE061A单片机和Digi公司的Xtend无线模块设计了一款无线数传电台。
该电台能实现较长距离的室外通信距离，在室内通信距离也达900米。
该电台的采用433MHz的调制频率，该频率向公共用户开放，使用时无需申请。
该电台通过相应的协议可以轻松实现两机通信和多机通信。
经测试该电台操作简单，性能稳定，具有一定的实用价值。
关键词：数传电台，SPCE061A单片机，无线通信，Xtend模块，RS-232串口A five kilometer of wireless data radio stationAbstractThe wireless data transmitter is different from the radio voice radio for data transmission, is of great significance in many areas. Corresponding research data radio design is based on radio frequency (RF) data radio communication transmitters, receivers, phase locked loop, baseband and modem interface unit and power management components, to achieve effective distance of 5 km, and can meet the needs of the different systems.An ultra-long-distance wireless data radio station is designed based on the SPCE061A of Sunplus and Xtend wireless module of Digi Company in this paper. The communication distance of the radio station is long outdoor and 900 meters indoor. the radio station works on 433MHz modulation frequency, which is open to the public user without applying for. The radio station can easily implement two-machine communication and multi-machine communication through the appropriate protocol. The radio station is simple, stable performance through testing, with some practical value.Keywords:Data radio station, SPCE061A single chip, Wireless communication, Xtend module, RS-232 Serial Port目录1 绪论 (VI)1.1 课题的背景意义 (VI)1.2无线数传电台的技术现状 (VII)1.3课题的主要工作 (VIII)2 系统方案设计 (IX)2.1系统设计要求和设计原则 (IX)2.1.1长距离通信可实现性 (IX)2.1.2性能可靠性 (IX)2.1.3操作方便性 (IX)2.1.4可扩展性 (IX)2.2 系统的组成 (IX)2.3 本章小结 (X)3 系统方案硬件设计 (XII)3.1 电源模块设计 (XII)3.2 单片机系统设计 (XIII)3.3 单片机调试和下载电路设计 (XIII)3.4 Xtend无线模块 (XIV)3.5 RS-232接口模块 (XVI)3.6 本章小结 (XVII)4 系统软件设计 (XVIII)4.1 RS-232程序设计 (XVIII)4.2 Xtend的运行模式分析 (XIX)4.3 Xtend的命令模式控制 (XX)4.4 Xtend的通信模式控制 (XXI)4.5 本章小结 (XXII)5 课题的主要研究工作及结论 (XXIII)附录一、系统原理图 (XXIV)附录二、系统源程序 (XXIV)参考文献 (XXVIII)致谢 (XXX)1 绪论1.1 课题的背景意义无线数传电台大致分为两种，一种是传统的模拟电台，另一种为采用DSP 技术的数字电台，传统的模拟电台一般是射频部分后面加调制解调器转换为数字信号方式来传输数据，全部调制、解调、滤波和纠错由模拟量处理完成，如果需要进行数据的任何其它处理，那么附加的部件、专用的芯片、或微处理机必须加到设计中。
因为收发机相当多的功能是在硬件中完成，任何校准或无线电的调整必须在硬件级上进行[1]；例如，扭动一个螺丝调整或更换部件。
又因为设计是以硬件为基础的，因而它是一个固定的设计。
这就是说，不改变硬件就不能改变功能和性能[2]。
数传电台（radio modem），又可称为“无线数传电台”[3]。
是指借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台[4]。
数传电台的使用从最早的按键电码、电报、模拟电台加无线MODEM，发展到目前的数字电台和DSP、软件无线电；传输信号也从代码、低速数据（300～1200bps）到高速数据（N*64K～N*E1），可以传输包括遥控遥测数据、动态图像等业务[5]。
无线数传电台采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的。
区别与模拟调频电台加MODEM的模拟式数传电台，数字电台提供透明RS232接口，传输速率19.2Kbps，收发转换时间小于10ms，具有场强、温度、电压等指示，误码统计、状态告警、网络管理等功能[6]。
无线数传电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线一样，有一定的适用范围：它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合[7]。
软件无线电((Software Defined Radio)，就是软件定义无线电。
最早是由美国的J. Mitola提出的[8]。
主体思想是通过软件实现原有的通信电台中的大部分硬件功能，从而使该电台比传统电台更加灵活、轻便、通用。
软件无线电台就是在一个开放的、通用的、模块化的、标准的硬件平台上，通过加载不同的软件，从而实现多种通信模式、多种通信频段、多种调制解调方式、多种信号波形等功能的通信电台[9]。
现代通信已经成为当代社会进行信息交流的主要载体，而无线通信技术发展则从根本上实现了随时的、不受空间限制的个人通信的需要[10][11]。
经过不断的努力，无线通信技术已经发展到了第二代，可是它在应用领域上却不可避免的存在着一定的不足:第二代数字移动通信网络由于各国的标准不统一因而无法进行全球漫游，并且由于系统带宽有限，限制了数据业务的应用[12]。
当前无线数传电台具有广泛的应用前景[13]，目前从航空航天、铁路、电力、石油、气象、地震等个行业均有规模的应用，在遥控、遥测、摇信、遥感等SCADA领域也取得了长足的进步和发展。
但是无线数传电台普遍具有的缺点就是通信距离较短，通用性较差。
利用软件无线电的思想设计一款能长距离通信的无线数传电台具有重要意义[14]。
1.2 无线数传电台的技术现状我们现在所说的数传电台，在欧美日等西方发达国家起步较早。
早在上世纪六、七十年代，以MOTOROLA为代表的通信厂商开始涉足无线数据通信领域，超短波数据通信只是其中的一个分支[15]。
当时在西方发达国家，调频对讲机已经开始普及，同时由于对工业自动化程度的要求也越来越高，越来越多的领域需要建立遥控、遥测系统，取代昂贵的、效率低下的人工作业，于是无线数据传输业务就应运而生。
不过由于当时的频率合成等技术还没有成熟，同时要传输的数据量也不大，因此那时的数传电台实际上比较“简陋”，只是在原有的调频对讲机或车载电台的基础上加装了一个低速率的调制解调芯片，所以严格来说只是一款话音电台的“改装机”，还不是真正意义上的专业的数传电台[16]。
当时较为典型的MODEM芯片之一就是MOTOROLA的MC145442[17]。
这也是最早采用FSK(频移键控)制式的MODEM芯片之一与常规的话音电台配合后可以在超短波窄带信道上实现最高300bps的传输速率[18]。
以后发展起来的MSK、FFSK、GMSK、QPSK、CPFSK等等，五花八门的调制解调技术，以及AM7910、M7512B、TC3105、FX604、FX469、FX909 、FX589等一系列从低速向高速发展的MODEM芯片，直至现在常用的利用数字信号处理器(DSP)设计的软件MODEM，都是在早期的FSK原理技术的基础上发展而来的[19]，随着集成电路及软件技术的进步，经过不断改良而发展起来的，万变不离其宗。
即便是MC145442这样的低速芯片，直至今天，仍然还有人在使用它，还没有成为文物，足见其稳定性及生命力[20]。
我国在无线数据通信技术方面，与欧、美、日等发达国家相比，起步较晚，至少落后了20年左右，但发展较快[21]。
无线数传电台概念在我国的形成，应该是在改革开放后的80年代初期，但在整个80年代，由于我国的软件及硬件技术还比较落后，系统集成水准还比较低，因此数传电台也只是在水利、电力、自来水等极少数的几个领域进行一些试验性的、小范围的、小批量的应用[22]。
看到无线数据通信的发展前景，当时的国家无线电管理委员会还专门辟出了223~235MHz的无线数据通信专用频段，避免了与当时的150MHz、450MHz等语音通信设备争夺有限的频率资源，这一有远见的做法为日后数传电台及遥控遥测系统的快速发展奠定了良好的政策基础[23]。
进入90年代初期，随着改革开放的深入，以电力、水利、自来水、石油、环保、热网等为代表的国民经济的重要行业发展迅速，对自动化程度的要求也日益提高[24]。