使用89C51和89C2051單片機為核心設(shè)計數(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現(xiàn)了題目要求的各項指標。其中調(diào)制解調(diào)模塊、噪聲模擬器分別采用單片機和可編程邏輯器件實現(xiàn)。本數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)既可對8 路數(shù)據(jù)進行輪檢，也可設(shè)置為對一路數(shù)據(jù)單獨監(jiān)控。本系統(tǒng)硬件設(shè)計應(yīng)用了EDA工具，軟件設(shè)計采用了模塊化的編程方法。傳輸碼元速率為16kHz～48kHz 的二進制數(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。而信噪比情況相對較好。這是因為信號帶寬僅為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，由于一個碼元內(nèi)只包括約兩個周期的載波，所以采用包絡(luò)檢波法難以解調(diào)，也不可行。另外，對于本題目，還可以考慮采用基帶編碼的方法進行傳輸，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)制方式具有較強的抗干擾能力，同時其調(diào)制帶寬相對也比較窄，因此我們考慮采用這種調(diào)制方式。為了簡化系統(tǒng)，在實際實現(xiàn)時，我們采用了方波作為載波的PSK 調(diào)制方式。當要求的數(shù)據(jù)傳輸速率較低（≤24kbps）時，對原始數(shù)據(jù)處理的方法如下：

　　“1”用“1010”（0 相位兩個周期的方波）表示；

　　“0”用“0101”（π相位兩個周期的方波）表示。

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

　　“1”用“10”（0 相位一個周期的方波）表示；

　　“0”用“01”（π相位一個周期的方波）表示。

　　同時我們?yōu)榱吮苊釶SK 調(diào)制方式復雜的載波提取電路的設(shè)計，在具體設(shè)計時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)钠鹗嘉唬_定數(shù)據(jù)的初始相位，避免了PSK 解調(diào)時相位的隨機性；然后利用簡單的軟件判決進行數(shù)據(jù)的解調(diào)。這樣做有以下優(yōu)點：