2001年全国大学生电子设计竞赛一等奖——数据采集与传输系统.pdf

维普资讯 2001年全 国大学 生 电子设计 竞赛一 等 奖 数 据 采 集 与 传 输 系 统 · 西安 电子科技大学通信工程学院 赵阳 楼珏 肖海云 · 该数据采集与传输系统以89C51及 89C2051为核心，由 单片机之前的整形电路的均衡作用，因此单片机能够很好地恢 数据采集模块 、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器 、噪声 复出输入信道前即编码调制之后的信号 ，再经过软件译码解调 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 即可得到原信号。采用单片机完成调制与解调，通信利用单片 就较好地实现了题 目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪 机间的串行通信来完成 ，这样做的好处是： 声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。根据题 目 (1)采用单片机串口通信，便于同步 ，定位方便。 要求 ，本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可 (2)单片机本身对于串行信号具有多次抽判的功能。 设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用 EDA工具， (3)在数据速率较低时，系统具有一定的纠错能力。例如 软件设计采用模块化的编程方法。传输码元速率可为 l6～ 当收到 1110时可判为 1(1010)，当收到 0l11时可 判为 0 48kHz的二进制数据流。根据信道特点，对信号进行编码调制 (0101)。本系统通过软件加入了自动纠错 ，能纠正码距为 1的 后直接传输，信息码元速率较低时对信号进行 …1：“0101”、 误码 。 …0’：“1010”的编码调制，速率较高时则使用 …1’：“0l”、…0’： (4)由于采用软件判断相位解调，不存在相干 PSK解调的 “l0”的Manchester编码方法减少每一信息码元所需的波形数， 倒 百问题 。 从而提高传输速率。 (5)高速率传输与低速率传输问的切换非常简便快捷。 (6)系统可升级性好 ，可以根据需要，进行纠错编码：当信 方案设计与论证 道条件改变时也能较快适应。 方案一 常用的数字调制系统有 ：ASK、FSK、PSK等。其中 另外需要说 明的是 ，基带编码的方法还有许多种 ，如 FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的带宽最宽、频带利用 HDB3码等，但这种编码方法其抗干扰能力较差 ，最关键的是 率最低 ，所 以首先排除。ASK理论上虽然可行 ，但在本题 目中， 它们不能起到频率变换的作用，即并不能将基带信号变换成适 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 合本信道传输的带限信号，因此是不可行的。 法难 以解调，也不可行。PSK调制方式具有较强的抗干扰能力， 综上所述，采用第二种方案有以下优点： 同时其调制带宽相对也比较窄，但其调制及解调设备比较复 (1)只使用两个电平 ，有足够的定位信息，直流漂移较小。 杂，制作和调试都比较困难。特别是由于本题中载波的频率非 (2)信号频谱的主要部分在 30～50kHz的通带范围内，利 常低 ，几乎可与基带信号相比拟 ，一个码元内只包括约两个周 于传输 。 期杓载波，载波的提取和跟踪非常困难 ，因此解调设备的制作 (3)实现方法非常简单 ，避免了PSK解调时复杂的载波提 和调试也会比较困难 ，短时间内很难完成调试。 取和位同步提取电路。 方案二 根据题 目的特点，由于信道的频率比较低 ，我们 (4)可对接收到的序列进行软件判决，提高系统的抗噪性 考虑对基带信