使用89C51和89C2051單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的資料說明

　　該數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)以89C51 及89C2051 為核心，由數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)制解調(diào)模塊、模擬信道、測(cè)試碼發(fā)生器、噪聲模擬器、結(jié)果顯示模塊等構(gòu)成。在本方案中僅使用通用元器件就較好的實(shí)現(xiàn)了題目要求的各項(xiàng)指標(biāo)。其中調(diào)制解調(diào)模塊、噪聲模擬器分別采用單片機(jī)和可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。本數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)既可對(duì)8 路數(shù)據(jù)進(jìn)行輪檢，也可設(shè)置為對(duì)一路數(shù)據(jù)單獨(dú)監(jiān)控。本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用了EDA工具，軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化的編程方法。傳輸碼元速率為16kHz～48kHz 的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。另外，還使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester 編碼方法使數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)位減少，從而提高傳輸速率。

　　首先，我們分析一下信道與信噪比情況。本題中碼元傳輸速率為16k 波特，而信號(hào)被限定在30k～50kHz 的范圍內(nèi)，屬于典型的窄帶高速率數(shù)字通信。而信噪比情況相對(duì)較好。這是因?yàn)樾盘?hào)帶寬僅為20kHz，而噪聲近似為0～43kHz（ 1/Ts X45%）的窄帶白噪聲，這樣即使在信號(hào)和噪聲幅度比值為1：1 的情況下，帶內(nèi)的噪聲功率仍然比較小，所以系統(tǒng)具有較高的信噪比。

　　方案一：

　　常用的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)有：ASK、FSK、PSK 等。其中FSK 具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但其要求的的帶寬最寬，頻帶利用率最低，所以首先排除。ASK 理論上雖然可行，但在本題目中，由于一個(gè)碼元內(nèi)只包括約兩個(gè)周期的載波，所以采用包絡(luò)檢波法難以解調(diào)，也不可行。另外，對(duì)于本題目，還可以考慮采用基帶編碼的方法進(jìn)行傳輸，如HDB3 碼，但這種編碼方法其抗干擾能力較差，因此也不太適合。

　　方案二：

　　PSK調(diào)制方式具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)其調(diào)制帶寬相對(duì)也比較窄，因此我們考慮采用這種調(diào)制方式。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們采用了方波作為載波的PSK 調(diào)制方式。當(dāng)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率較低（≤24kbps）時(shí)，對(duì)原始數(shù)據(jù)處理的方法如下：

　　“1”用“1010”（0 相位兩個(gè)周期的方波）表示；

　　“0”用“0101”（π相位兩個(gè)周期的方波）表示。

　　上述調(diào)制方法能傳輸?shù)淖畲蟠a元速率為24kbps，當(dāng)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率大于24kbps 時(shí)，對(duì)原始數(shù)據(jù)處理的方法如下：

　　“1”用“10”（0 相位一個(gè)周期的方波）表示；

　　“0”用“01”（π相位一個(gè)周期的方波）表示。

　　同時(shí)我們?yōu)榱吮苊釶SK 調(diào)制方式復(fù)雜的載波提取電路的設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)時(shí)采用了異步傳輸和軟件解調(diào)相結(jié)合的解調(diào)方法，即：首先利用異步傳輸?shù)钠鹗嘉?，確定數(shù)據(jù)的初始相位，避免了PSK 解調(diào)時(shí)相位的隨機(jī)性；然后利用簡(jiǎn)單的軟件判決進(jìn)行數(shù)據(jù)的解調(diào)。這樣做有以下優(yōu)點(diǎn)：