DBPL編碼信號的信號源系統(tǒng)設(shè)計方案解析

引言
　　DBPL（Differential BiPhase Level）編碼是一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸極限的編碼方式［1］。DBPL編碼被廣泛應用于以太網(wǎng)、工程測井儀器和鐵路應答器等工程應用中。在鐵路應答器中，通過DBPL編碼傳輸信號給列車車載處理器，實現(xiàn)對列車運行的控制。
　　本文設(shè)計了一種基于AT89LV51單片機控制的DBPL編碼信號的信號源系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生DBPL編碼信號；同時設(shè)計了系統(tǒng)的電源管理模塊，保證系統(tǒng)的正常供電。
　　1　信號源系統(tǒng)的設(shè)計
　　該信號源由時鐘復位模塊、DBPL信號產(chǎn)生電路、DCDC轉(zhuǎn)換電路、充電管理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成。單片機AT89LV51控制編碼模塊產(chǎn)生DBPL信號；充電管理電路對系統(tǒng)所用電池進行充電管理，保證電池的充分充電；DCDC轉(zhuǎn)換電路為單片機以及編碼邏輯產(chǎn)生穩(wěn)定電壓的供電；A/D轉(zhuǎn)換電路采集電池電量信息，并告知單片機處理。信號源系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。
　　
　　圖1　信號源系統(tǒng)設(shè)計框圖
　　1.1　DBPL信號產(chǎn)生電路
　　本設(shè)計中，DBPL信號［2］由作為能量載波的正弦波與脈沖編碼信號合成。脈沖編碼信號采用DBPL編碼，平均傳輸速率為564.48 kb/s；能量載波為正弦波，信號頻率為8.82 kHz。該模塊的輸入為8位待編碼的并行二進制數(shù)據(jù)，與AT89LV51單片機的P1.0~P1.7相接，由單片機控制提供輸入。DBPL信號產(chǎn)生電路原理圖如圖2所示。
　　
　　圖2　DBPL信號產(chǎn)生電路原理圖
　　其中，并行轉(zhuǎn)串行電路采用一片8位并串轉(zhuǎn)換移位寄存器74166和一片計數(shù)器74163，計數(shù)器74163采用模8計數(shù)。當計數(shù)器計滿8個數(shù)時，清零計數(shù)器，重新開始計數(shù)；計數(shù)期間，8位并行數(shù)據(jù)按照時鐘節(jié)拍輸出。2分頻及64分頻采用計數(shù)器74163實現(xiàn)。微分電路采用D觸發(fā)器及門電路實現(xiàn)。并串轉(zhuǎn)換輸出Q1經(jīng)過非門與微分電路取得的上升沿Q2相與，得出Q3，經(jīng)過D觸發(fā)器實現(xiàn)2分頻輸出Q4，最后Q0與Q4異或求得編碼輸出。輸出8.82 kHz的方波和564.48 kHz的脈沖波，再分別進行濾波、放大調(diào)理，然后合成為最終所要得到的DBPL信號。