基于PS1008和ML-18V3的多功能尋呼機信號儀的設(shè)計

　　1 引言

　　多功能尋呼機信號儀俗稱尋呼機發(fā)碼器，它作為一種重要的尋呼機維修調(diào)試設(shè)備，對于尋呼機的維修、調(diào)試、改頻都是必備的。然而它的市場售價卻比較昂貴，一般都在千元以上。這對于許多電子愛好者來說顯得望塵莫及，不敢問津。筆者在這里介紹一種多功能尋呼機信號儀的自制方法。該儀器以ML-18V3型多功能尋呼機信號儀配套軟件為基礎(chǔ)，并用PS1008單片機為核芯優(yōu)化設(shè)計而成。該儀器具有性能可靠，功能較多，制作比較容易等特點。

　　自制的多功能尋呼機信號儀所用軟件與ML-18V3型多功能尋呼機軟件一樣(該軟件市場有售)，具有與ML-18V3型信號儀一樣的功能：

　　1. 與電腦連接,鍵盤操作,全中文窗式界面,一看就會;

　　2. 可根據(jù)需要發(fā)送地址碼,信息碼。對地址碼或信息碼既可單次發(fā)送也可連續(xù)發(fā)送，任意選擇;

　　3. 可發(fā)送中文信息;

　　4. 可在137～170MHz頻段中任意置頻( 頻率步長5kHz，軟件也支持280MHz頻段);

　　5. 可連續(xù)發(fā)送前置碼，從而使任何尋呼機自動進入去省電的測試狀態(tài)，這就完全免去了對尋呼機去省電操作或?qū)ふ覍ず魴C短路點的麻煩，而此功能恰恰是一些價值昂貴的發(fā)碼器所不具備的;

　　6. 可對不同地址碼的尋呼機進行群呼;

　　7. 可任意設(shè)置尋呼機A/B/C/D等不同功能位;

　　8. 可正相或反相發(fā)送數(shù)據(jù)(即相位可變);

　　9. 具有相當實用的追碼功能。可不依靠傳呼臺對任何不知臺名和機號的尋呼機進行有效的追碼。且無論其尋呼機加密與否都能使其地址碼顯示于熒屏，從而給許多既不知地址碼又因種種原因沒法讀碼和寫碼的尋呼機進行改頻找到了有效的途徑;

　　10. 可選擇512/1200/2400/3600/4800/6400比特等不同速率發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　下面具體介紹它的電路原理、安裝調(diào)試、元器件選擇和使用方法。

　　2 電路原理

　　該儀器由壓控振蕩電路、頻率合成電路、微處理器、計算機接口電路、發(fā)射控制電路、穩(wěn)壓供電電路等構(gòu)成，其電路組成框圖及電原理圖分別如圖1、圖2所示。該電路的核心是一塊由武漢力源電子股份有限公司推出的型號為PS1008的16腳DIP封裝的可用BASIC高級語言編程的單片機,它提供8路可獨立編程的I/O口，其程序存放在芯片內(nèi)的電可擦除存儲器E2PROM內(nèi)。該芯片的5～12腳均為I/O口，14腳、15腳為時鐘端，3腳為復(fù)位端,13腳接5伏正電壓，4腳為地.。關(guān)于該芯片的語言系統(tǒng)可參見《無線電》1996年第六期和第七期。它的語言系統(tǒng)比較簡單，總共只有33條語句。該芯片(即圖2中的U2)中存放著本電路的核心程序。

　　在圖2中，由V7、V8、D12、L1、D13、D14等構(gòu)成壓控振蕩電路及射頻電路。從U2的5腳輸出的POCSAG碼(即國際一號碼)經(jīng)R15、R16被送到壓控振蕩電路的MOD載頻信號輸入端，進行±4.5kHz FSK移頻鍵控調(diào)制。U1是一塊常用的頻率合成專用集成塊，它的引腳功能參見文獻。由U1和壓控振蕩電路以及U2共同完成所需頻率的設(shè)定。其基本過程是：由壓控振蕩器的OUTP端輸出的載頻振蕩信號被送到U1的8腳，通過U1判斷是否滿足所需頻率的要求。然后U1通過5腳輸出頻率修正電壓給壓控振蕩的VC端。而U1對頻率的修正與鎖定都是通過U2中的程序來控制。U1的9腳、10腳、11腳為與U2通信的數(shù)據(jù)線。光耦G6的1腳通過R2、V1等元件到U1的7腳，由此可以判斷所需頻率是否鎖定。U2的10腳輸出是否發(fā)射的控制指令，當U2的10腳為高電平時，V2導通、V3導通，從而使壓控振蕩電路、發(fā)射電路得電工作。紅色發(fā)光二極管D7用于發(fā)射指示;綠色發(fā)光二極管D6用于指示電源接通。

　　由于發(fā)碼器是通過微機鍵盤操作，用戶界面也是通過電腦顯示，所以電路中用了6個四端光耦合器，即電路中的G1～G6等元件構(gòu)成了單片機U2與微機并口(打印口)進行通信的接口電路。電路中U2的3腳、5腳、6腳為數(shù)據(jù)輸入端，分別接收通過G1、G2、G3傳來的微機鍵盤指令;而G4、G5用來將U2發(fā)出的數(shù)據(jù)傳送給微機;G6用來將U1的頻率鎖定信號傳送給微機。由于發(fā)碼電路與微機通信采用了光耦合方式，加之發(fā)碼器的各單元電路均采用了分別穩(wěn)壓供電，因此避免了彼此的相互干擾，使整機的可靠性和穩(wěn)定性得以提高。

　　3 安裝調(diào)試

　　本電路看似有點復(fù)雜，其實安裝調(diào)試都比較簡單。要求每個元器件的引腳都必須剪短。只要元器件質(zhì)量可靠，安裝無誤，調(diào)試就非常簡單。全部元器件安裝好后，檢查確認無誤即可通電調(diào)試。整個電路只有三處需要調(diào)試：其一是L1電感線圈的松緊，線圈繞得過于緊密可能導致頻段高端達不到174MHz;線圈繞得過松可能導致頻段低端即137MHz附近不能鎖定。如果整個電路與微機并口連接后通電運行正常但卻沒能把尋呼機呼響，這時就需要調(diào)整R16的阻值從而改變壓控振蕩電路的調(diào)制深度，以滿足±4.5kHz的調(diào)制頻偏。當然，如果有示波器、頻率計、頻譜儀等專用儀器，調(diào)試起來就更加簡便和精確。如果沒有這些儀器，最好有一臺頻率合成的對講機對發(fā)碼信號進行監(jiān)聽，因為通

　　常的頻率合成對講機都具有場強指示功能。利用該功能不但可以基本檢測出發(fā)碼器所發(fā)信號的強弱，更重要的是它還可以檢測出發(fā)碼器所發(fā)頻率的精度，當然這時對講機一定要設(shè)在最小的頻率步長，如5kHz。這樣通過調(diào)節(jié)對講機頻率，同時觀察對講機場強就可知道發(fā)碼器所發(fā)頻率是否準確，如頻率偏高或偏低可調(diào)整微調(diào)電容C1使之滿足要求，若仍不能滿足頻率精度要求就需要更換12.8MHz晶體J1。如果通電運行電腦屏幕上顯示“致命的0號錯誤”，說明微機與發(fā)碼器未能建立起正確有效的通信，這時首先應(yīng)檢查發(fā)碼器與微機并口的連線是否有誤，如果確認連線無誤，就應(yīng)當認真檢查6個光耦合器是否品質(zhì)良好，同時檢查單片機U2的10MHz晶振J2是否起振。出現(xiàn)“0號錯誤”一般都是以上三個方面的問題。電腦屏幕上如果出現(xiàn)“致命的D號錯誤”，說明發(fā)射頻率未能鎖定或壓控振蕩器沒有正常工作。除應(yīng)當檢查與微機的連線和光耦合器外，應(yīng)著重檢查壓控振蕩器是否起振，頻率合成專用集成塊MB1504工作電壓是否正常，晶振J1是否起振?？傊灰惭b無誤，元器件質(zhì)量沒有問題，一般可以一次安裝、調(diào)試成功。 需要特別說明的是，若安裝者希望根據(jù)自己的意愿修改芯片內(nèi)的程序，必須將10MHz時鐘晶體更換為4MHz晶體，否則不能調(diào)試程序，只有當程序調(diào)試通過后，才能換回10MHz晶體使單片機正常運行，這是由SP1008單片機的固有特性所決定的。

　　4 元器件選擇

　　采用雙面印刷電路板安裝，所以實際成品非常緊湊小巧。電路中所有電阻全部采用1/16W的金屬膜電阻。電容除電源濾波采用滌倫電容外全部采用高頻瓷片電容。V8采用的是截止頻率大于或等于1GHz的場效應(yīng)管，如K192、K241等。D12、D13、D14采用貼片變?nèi)荻O管。射頻管V7的截止頻率應(yīng)不低于600MHz。L1用直徑0.3毫米的高強度漆包線在圓珠筆芯上繞5或2圈脫胎而成，前者工作于150MHz頻段;后者工作于280MHz頻段。L2、L3采用22μH的色環(huán)電感。除上述重要元器件外其它元器件無特殊要求。本電路功耗很低，所以用一只5W電源變壓器可滿足要求。

　　5 發(fā)碼器的使用

　　關(guān)于多功能尋呼機信號儀的使用方法，可通過軟件界面F1與README.EXE說明文件獲得;F2可獲得版權(quán)信息。儀器控制主界面如圖3所示。

　　下面結(jié)合實例來說明對一只尋呼機，在既不知臺名和機號，又不知地址碼,同時又因沒有該種尋呼機的寫碼器或解密器時,怎樣利用多功能尋呼機信號儀對其進行改頻和調(diào)試。從而來說明發(fā)碼器的使用方法。

　　在連接好該儀器與微機并口連線后，將與儀器配套的3寸加密軟盤插入微機的相應(yīng)驅(qū)動器,打開儀器和微機電源開關(guān)，全中文主界面就會自動出現(xiàn)在屏幕上。這時，首先應(yīng)確定這只尋呼機的工作頻點和工作速率(工作頻點可從該機后蓋上的文字或開機看該機本振晶體確認，工作速率可通過示波器觀察前置碼波形或用頻率計測量尋呼機速率晶體頻率獲得)。然后在鍵盤上按F3置好與這只尋呼機相同的頻點，這時若尋呼機正常，且處于開機狀態(tài)便可對其追碼了。方法是：按F4隨意置一估計的起始地址碼;按F5選擇好與BB機相同的速率;鍵入F9，將追碼功能激活;然后按F11連續(xù)發(fā)送，追碼便從你輸入的那一組數(shù)碼開始往后不斷追下去。當尋呼機忽然被追響的時候，你按尋呼機閱讀鍵，該尋呼機的地址碼就顯示在尋呼機屏幕上。將地址碼通知傳呼臺，并將尋呼機換上該臺頻率的晶體，調(diào)整好接收靈敏度，確定相應(yīng)的機號，這臺本不知臺名、機號和地址碼的尋呼機就改頻成功了，示意圖如圖4所示。

　　用多功能尋呼機信號儀對尋呼機進行測試、調(diào)校也很方便。只要置好相應(yīng)的頻點，選定所需速率，鍵入F12，儀器就會不斷地發(fā)送出前置碼，而尋呼機一旦接收到前置碼，就會自動關(guān)閉省電電路，進入測試狀態(tài)。這就免去了維修時，對尋呼機進行去省電操作或?qū)ふ胰ナ‰姸搪伏c的麻煩。現(xiàn)在尋呼機型號越來越多，不少新出的尋呼機，由于缺少圖紙資料，往往專業(yè)維修人員也很難找到其短路點或進行去省電操作。因此，多功能尋呼機信號儀能大大提高尋呼機維修的效率，利用它所發(fā)的前置碼，可以通過示波器直觀看見尋呼機的前置碼波形，若尋呼機是好的，其接收到并解調(diào)后的方波應(yīng)是十分穩(wěn)定的，若波形仍在上下跳動, 就說明尋呼機有問題需檢查維修，通常尋呼機本振頻偏、高放回路或中放回路失諧以及高放、中放增益偏低等故障均可利用多功能尋呼機信號儀發(fā)送前置碼，調(diào)試尋呼機相應(yīng)的調(diào)試點來修復(fù)。在調(diào)試中，從示波器上看到尋呼機收到的前置碼波形對稱和不失真，并且穩(wěn)定下來，一般說本振就調(diào)準了。再把高放、中放的波形幅度調(diào)到最大，這樣一臺尋呼機的接收板便調(diào)試完成，示意圖如圖5所示。這時，可通過多功能尋呼機信號儀按尋呼機地址碼發(fā)出一組信息來檢驗，BB機應(yīng)能收到相應(yīng)的信息。否則便是邏輯板有問題，需進一步檢修。

　　需要說明的是，利用多功能尋呼機信號儀追碼時，若能掌握一些技巧，將會大大縮短追碼時間，這是因為每一個傳呼臺都有它的編碼規(guī)則，如：某臺地址碼的前綴都是“081××××”，追碼時就可從“081××××”開始，而不必從"0000008"開始追起。因此，只要注意收集各臺地址碼的編碼規(guī)則，就可做到高效快捷的追碼。

　　在用該儀器發(fā)碼或追碼時，可能有時候沒能把尋呼機呼響，原因有以下幾點：

　　1. 可能你所在的當?shù)啬骋粋骱襞_信號太強,壓制干擾了儀器所發(fā)出的信號;

　　2. 你的尋呼機品質(zhì)太差，或根本就有故障，需排除故障后再試;

　　3. 儀器頻點預(yù)置有錯，請將頻點預(yù)置正確后再試;

　　4. 速率置錯，請按F5置入其它速率一試;

　　5. 尋呼機數(shù)據(jù)相位是反的，請按F7反相發(fā)送一試。

　　因此，只要注意以上這些問題，該儀器使用起來就會得心應(yīng)手。