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摘 要 介紹了基于AT89C2051單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的ML99V4型傳呼機(jī)發(fā)碼電路的功能、原理、編程及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 AT89C2051單片機(jī) 傳呼機(jī)發(fā)碼電路 POCSAG代碼
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1 引言
ML99V4型傳呼機(jī)發(fā)碼電路的最大特點(diǎn)是它不僅能夠通過(guò)自編程產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的POCSAG代碼，而且自帶射頻發(fā)射電路。它可以不依賴任何附加電路或編程器直接編發(fā)任意POCSAG代碼格式的傳呼機(jī)地址碼、信息碼，并且傳輸速率可變，相位可變，功能位可變，具有開機(jī)延時(shí)設(shè)定、發(fā)碼啟控靈敏度設(shè)定等功能。因此無(wú)論是單位或個(gè)人將該電路進(jìn)行二次開發(fā)，運(yùn)用于防盜、報(bào)警就可直接用普通的BP機(jī)作為隨身攜帶的報(bào)警接收器，使BP機(jī)一機(jī)多用。而通常的無(wú)線報(bào)警器，用戶都需隨身另帶一只或收或發(fā)的遙控器，這在當(dāng)今人們已帶手機(jī)和BP機(jī)的情況下再加一只遙控器，顯得有些累贅。
ML99V4傳呼機(jī)發(fā)碼電路還可直接當(dāng)作價(jià)廉物美的傳呼機(jī)維修儀用，它的使用相當(dāng)方便靈活，具有很高的性價(jià)比。下面具體介紹它的原理、編程及應(yīng)用。 |
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圖1 組成框圖
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2 電路原理
| 發(fā)碼電路的原理框圖見圖1，電原理圖見圖2所示。其核心器件采用的是AT半導(dǎo)體制造公司生產(chǎn)的一種高性能單片機(jī)AT89C2051。利用該單片機(jī)把從4位撥位開關(guān)輸入的地址碼、信息碼、傳輸速率、功能位設(shè)定等參數(shù)自動(dòng)完成計(jì)算，生成相應(yīng)的POCSAG代碼。 |
圖2 電原理圖
2.1 POCSAG碼及編程過(guò)程
POCSAG碼實(shí)際是一種同步碼。一次完整的傳輸包括一前置碼，后跟完整碼字的幾個(gè)碼組。每個(gè)碼組起始均有一個(gè)字同步碼字（SC），也稱幀同步碼字。當(dāng)無(wú)后續(xù)呼叫時(shí)，發(fā)送可在一碼組終點(diǎn)停止。
（1）前置碼（A）。每次發(fā)送都先發(fā)前置碼，以幫助尋呼機(jī)達(dá)到位同步，進(jìn)而達(dá)到字同步和碼組同步。前置碼是一種101010……的交替碼，以“1”開始，“0”收尾共576位。
（2）碼組結(jié)構(gòu)。每個(gè)碼組包括一個(gè)字同步碼字（SC），后跟8個(gè)幀，8幀的編號(hào)為0～7，每幀中有兩個(gè)碼字。系統(tǒng)規(guī)定每部尋呼機(jī)的地址碼必須在指定的幀內(nèi)發(fā)送，即每部尋呼機(jī)只識(shí)別在該幀中的地址碼字。
任一用戶的信息碼字可在任一幀內(nèi)發(fā)送，但要緊跟在有該用戶的地址碼的幀之后。信息可以是一個(gè)或多個(gè)碼組，信息的結(jié)束由下一地址碼字或空閑碼字來(lái)表示。
（3）碼字的類型。碼組中的碼字分為字同步碼字、地址碼字、信息碼字和空閑碼字四種。各種碼字均為32位，其位序號(hào)為1～32，第1位為最高位，先發(fā)送，第32位為最低位，最后發(fā)送。
字同步碼字是為了幫助尋呼機(jī)進(jìn)一步達(dá)到字或幀同步用的；地址碼字的第一位（標(biāo)志位）總是“0”表明后續(xù)的為地址位，以便與信息碼字相區(qū)別。地址碼字的第2～19位是地址位，它對(duì)應(yīng)于組成用戶識(shí)別信號(hào)的21位中的高18位。構(gòu)成用戶地址碼中最低三位用來(lái)指定8幀中的某一幀，即最低三位不需發(fā)送，稱為隱含位。地址碼字的第20和21位是兩個(gè)功能位，用來(lái)表示尋呼機(jī)的不同音響或不同顯示類型。地址碼的第22位至31位是糾錯(cuò)碼編碼產(chǎn)生的校驗(yàn)位，而最低位（第32位）為偶校驗(yàn)位。
尋呼機(jī)系統(tǒng)用戶地址碼與編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系及其發(fā)送結(jié)構(gòu)分別如圖3（a）、（b）所示。
信息碼字的第一位（標(biāo)志位）總是“1”，整個(gè)信息總是直接跟在地址碼字之后。信息碼字有20位，即從第2位到21位，后面跟有糾錯(cuò)編碼中產(chǎn)生的校驗(yàn)位（第22~31位）和偶校驗(yàn)位（第32位）。
空閑碼字也是32位，當(dāng)沒(méi)有地址碼字或信息碼字時(shí)，就填充發(fā)送空閑碼字�？臻e碼字用一個(gè)有效地址碼，但不分配給尋呼機(jī)。其詳細(xì)討論可參見文獻(xiàn)[2]。
大致了解了POCSAG碼的格式后，再來(lái)看它的編碼過(guò)程。編碼過(guò)程可分為兩步：第一步把輸入的21位信息位通過(guò)除法電路按模2方式除以生成多項(xiàng)式g（x），在邏輯開關(guān)電路控制下經(jīng)過(guò)21個(gè)時(shí)鐘脈沖后，21位信息全部通過(guò)除法器。這時(shí)，除法器中10級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所求的余數(shù)。這10位余數(shù)在邏輯開關(guān)電路的控制下加到21位信息位的后面，這樣就完成了BCH（31:21）的編碼，同時(shí)加一位“0”在這31位碼的后面，以構(gòu)成32位碼。
編碼過(guò)程的第二步用模2加的方法形成一位偶校驗(yàn)位加到最后有效位（第32位）。具體編碼過(guò)程由89C2051單片機(jī)完成。
2.2 有關(guān)電路功能
單片機(jī)89C2051是發(fā)碼電路的控制核心，圖2示出了它的3個(gè)端口使用情況。它除了完成POCSAG碼的編碼過(guò)程外，還完成整個(gè)發(fā)碼電路的控制功能。
從89C2051 P3.3輸出的POCSAG代碼送到射頻發(fā)射電路。射頻發(fā)射電路由振蕩器和射頻緩沖放大器等構(gòu)成。振蕩器采用晶體穩(wěn)頻，具有較高的頻率穩(wěn)定度。晶體采用BP機(jī)用的二倍頻晶體。在137～170MHz頻段內(nèi)，改變頻點(diǎn)只需更換晶體，稍微調(diào)整微調(diào)電容即可。射頻發(fā)射電路的輸出功率小于30mW，若需遠(yuǎn)距離發(fā)射，用戶可自行增加射頻功率放大級(jí)。發(fā)碼時(shí)89C2051 P3.4輸出高電平，在B點(diǎn)可直接驅(qū)動(dòng)報(bào)警執(zhí)行電路如聲響電路、房門鎖控電路、發(fā)動(dòng)機(jī)供電供油電路的開啟或關(guān)閉等；同時(shí)經(jīng)發(fā)射控制電路9014、9015啟動(dòng)射頻輸出電路。89C2051 P3.2（圖2中A點(diǎn)）接發(fā)碼觸發(fā)探頭，低電平有效（這里還可接紅外探頭、火警探頭、震動(dòng)探頭等用于各種報(bào)警器，也可直接接一只輕觸開關(guān)到地，作為發(fā)碼開關(guān)）。
電路中采用了24C02電可擦除存儲(chǔ)器，用戶可隨時(shí)通過(guò)KV輕觸開關(guān)和4位撥位開關(guān)改寫要發(fā)出的信息，并且掉電不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
3 編程方法
| ML99V4傳呼機(jī)發(fā)碼電路的編程是通過(guò)KV輕觸開關(guān)和4位撥位開關(guān)進(jìn)行的。編程時(shí)，按住KV再撥動(dòng)KD開機(jī)，這時(shí)電路蜂鳴器就會(huì)發(fā)出一聲長(zhǎng)響，隨后就可按照表1所示的順序，用二進(jìn)制代碼編程。除信息碼和地址碼處，每輸入一項(xiàng)碼按一下KV確認(rèn)后，都會(huì)聽到兩聲短響。而信息碼和地址碼是每輸入一位短響一聲，輸完最后一位時(shí)，按住KV一秒以上，便會(huì)聽到一聲長(zhǎng)響，待整個(gè)編碼輸入完成后會(huì)聽到三聲短響。
當(dāng)整機(jī)還未編碼或程序損壞時(shí)開機(jī)，將會(huì)聽到不斷的“嘟椸綏”聲；若編碼不正確，編碼輸入時(shí)，每輸入一位將會(huì)聽到低沉的“嘟”聲。最后是探頭靈敏度設(shè)定，4位撥位開關(guān)所設(shè)定的數(shù)字越大，其探頭靈敏度越低。此項(xiàng)設(shè)定可在以上編碼完成后的使用中隨時(shí)進(jìn)行。設(shè)定后開關(guān)一次電源確認(rèn)。 |
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表1 編碼順序
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1 |
開機(jī)延時(shí)，每10秒為單位 |
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2 |
相位，1為正相；0為反相 |
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3 |
功能位，0～3對(duì)應(yīng)A B C D |
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4 |
信息，0～2 0位有效 |
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速率，0為512，1為1200bit/s |
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6 |
地址，7位有效 |
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7 |
探頭靈敏度設(shè)定 | |
4 應(yīng)用舉例
假如我們將ML99V4傳呼機(jī)發(fā)碼電路直接用于BP機(jī)發(fā)碼，并且假定BP機(jī)頻點(diǎn)與本電路的射頻頻點(diǎn)相同，其編程步驟為：（1）按住KV再撥動(dòng)KD通電開關(guān)，當(dāng)聽到一聲長(zhǎng)響后進(jìn)入編程狀態(tài)；（2）設(shè)定開機(jī)不延時(shí)，即4位撥位開關(guān)設(shè)為0000后按一下KV確認(rèn)；（3）設(shè)定相位為正相，即4位撥位開關(guān)設(shè)為0001后按KV確認(rèn)；（4）設(shè)定功能位C，即4位撥位開關(guān)設(shè)為0010后確認(rèn)；（5）信息設(shè)定，若擬發(fā)185868這段數(shù)碼信息，即4位撥位開關(guān)依次設(shè)為0001、1000、0101、1000、0110、1000；（6）設(shè)定速率，若BP機(jī)為512bit/s，即4位撥位開關(guān)應(yīng)設(shè)為0000后確認(rèn)；（7）若BP機(jī)的地址為0000568，那么4位撥位開關(guān)應(yīng)依次設(shè)為0000、0000、0000、0000、0101、0110、1000，最后將探頭靈敏度設(shè)定為最高，即一觸即發(fā)，4位撥位開關(guān)即是0000，然后關(guān)斷電源再開啟即可投入使用了。由于本例是直接用于BP機(jī)發(fā)碼，所以探頭A點(diǎn)可直接接一只輕觸開關(guān)到地作為發(fā)碼開關(guān)用，因此每按一下輕觸開關(guān)，BP機(jī)就會(huì)連續(xù)收到三次信息。并且在發(fā)射過(guò)程中電路也會(huì)有三聲提示音。
本電路也可與對(duì)講機(jī)配合使用，當(dāng)然最好是頻率合成對(duì)講機(jī)，這樣設(shè)定頻率更為方便。與對(duì)講機(jī)配合使用時(shí)，只需斷開C、D、E三點(diǎn)，將圖2 C點(diǎn)接到對(duì)講機(jī)的發(fā)射壓控振蕩器輸入端，B點(diǎn)用作對(duì)講機(jī)發(fā)射開關(guān)控制即可。具體方法可參見文獻(xiàn)[3]。
最后需要說(shuō)明的是若要用ML99V4傳呼機(jī)發(fā)碼電路發(fā)送中文信息，只需按照POCSAG格式的中文二進(jìn)制代碼編碼即可。
（凡對(duì)本電路感興趣的朋友可與作者聯(lián)系，Tel：023-68712424（O）/67908495（H），E-mail：zhujialin@yeah.net）
參 考 文 獻(xiàn)
1 李廣弟編著．單片機(jī)基礎(chǔ)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998
2 鄔國(guó)揚(yáng)，張厥盛．移動(dòng)通信原理系統(tǒng)應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，1995：176~181
3 朱家林．用對(duì)講機(jī)改裝BP機(jī)發(fā)碼器．無(wú)線電，1998（5） |
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