多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀方案設(shè)計(jì)
1 引言
多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀俗稱尋呼機(jī)發(fā)碼器，它作為一種重要的尋呼機(jī)維修調(diào)試設(shè)備，對(duì)于尋呼機(jī)的維修、調(diào)試、改頻都是必備的。然而它的市場(chǎng)售價(jià)卻比較昂貴，一般都在千元以上。這對(duì)于許多電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)顯得望塵莫及，不敢問(wèn)津。筆者在這里介紹一種多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀的自制方法。該儀器以ML-18V3型多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀配套軟件為基礎(chǔ)，并用PS1008單片機(jī)為核芯優(yōu)化設(shè)計(jì)而成。該儀器具有性能可靠，功能較多，制作比較容易等特點(diǎn)。
自制的多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀所用軟件與ML-18V3型多功能尋呼機(jī)軟件一樣(該軟件市場(chǎng)有售)，具有與ML-18V3型信號(hào)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(huì);
2. 可根據(jù)需要發(fā)送地址碼,信息碼。對(duì)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(zhǎng)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(jī)自動(dòng)進(jìn)入去省電的測(cè)試狀態(tài)，這就完全免去了對(duì)尋呼機(jī)去省電操作或?qū)ふ覍ず魴C(jī)短路點(diǎn)的麻煩，而此功能恰恰是一些價(jià)值昂貴的發(fā)碼器所不具備的;
6. 可對(duì)不同地址碼的尋呼機(jī)進(jìn)行群呼;
7. 可任意設(shè)置尋呼機(jī)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(dāng)實(shí)用的追碼功能。可不依靠傳呼臺(tái)對(duì)任何不知臺(tái)名和機(jī)號(hào)的尋呼機(jī)進(jìn)行有效的追碼。且無(wú)論其尋呼機(jī)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(méi)法讀碼和寫碼的尋呼機(jī)進(jìn)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(jì)算機(jī)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(hào)為PS1008的16腳DIP封裝的可用BASIC高級(jí)語(yǔ)言編程的單片機(jī),它提供8路可獨(dú)立編程的I/O口，其程序存放在芯片內(nèi)的電可擦除存儲(chǔ)器E2PROM內(nèi)。該芯片的5～12腳均為I/O口，14腳、15腳為時(shí)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(yǔ)言系統(tǒng)可參見(jiàn)《無(wú)線電》1996年第六期和第七期。它的語(yǔ)言系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，總共只有33條語(yǔ)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(guó)際一號(hào)碼)經(jīng)R15、R16被送到壓控振蕩電路的MOD載頻信號(hào)輸入端，進(jìn)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(jiàn)文獻(xiàn)。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(guò)程是：由壓控振蕩器的OUTP端輸出的載頻振蕩信號(hào)被送到U1的8腳，通過(guò)U1判斷是否滿足所需頻率的要求。然后U1通過(guò)5腳輸出頻率修正電壓給壓控振蕩的VC端。而U1對(duì)頻率的修正與鎖定都是通過(guò)U2中的程序來(lái)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(guò)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(dāng)U2的10腳為高電平時(shí)，V2導(dǎo)通、V3導(dǎo)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(guò)微機(jī)鍵盤操作，用戶界面也是通過(guò)電腦顯示，所以電路中用了6個(gè)四端光耦合器，即電路中的G1～G6等元件構(gòu)成了單片機(jī)U2與微機(jī)并口(打印口)進(jìn)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(guò)G1、G2、G3傳來(lái)的微機(jī)鍵盤指令;而G4、G5用來(lái)將U2發(fā)出的數(shù)據(jù)傳送給微機(jī);G6用來(lái)將U1的頻率鎖定信號(hào)傳送給微機(jī)。由于發(fā)碼電路與微機(jī)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(jī)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(diǎn)復(fù)雜，其實(shí)安裝調(diào)試都比較簡(jiǎn)單。要求每個(gè)元器件的引腳都必須剪短。只要元器件質(zhì)量可靠，安裝無(wú)誤，調(diào)試就非常簡(jiǎn)單。全部元器件安裝好后，檢查確認(rèn)無(wú)誤即可通電調(diào)試。整個(gè)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(guò)于緊密可能導(dǎo)致頻段高端達(dá)不到174MHz;線圈繞得過(guò)松可能導(dǎo)致頻段低端即137MHz附近不能鎖定。如果整個(gè)電路與微機(jī)并口連接后通電運(yùn)行正常但卻沒(méi)能把尋呼機(jī)呼響，這時(shí)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(dāng)然，如果有示波器、頻率計(jì)、頻譜儀等專用儀器，調(diào)試起來(lái)就更加簡(jiǎn)便和精確。如果沒(méi)有這些儀器，最好有一臺(tái)頻率合成的對(duì)講機(jī)對(duì)發(fā)碼信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，因?yàn)橥?/span>
常的頻率合成對(duì)講機(jī)都具有場(chǎng)強(qiáng)指示功能。利用該功能不但可以基本檢測(cè)出發(fā)碼器所發(fā)信號(hào)的強(qiáng)弱，更重要的是它還可以檢測(cè)出發(fā)碼器所發(fā)頻率的精度，當(dāng)然這時(shí)對(duì)講機(jī)一定要設(shè)在最小的頻率步長(zhǎng)，如5kHz。這樣通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)講機(jī)頻率，同時(shí)觀察對(duì)講機(jī)場(chǎng)強(qiáng)就可知道發(fā)碼器所發(fā)頻率是否準(zhǔn)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(yùn)行電腦屏幕上顯示“致命的0號(hào)錯(cuò)誤”，說(shuō)明微機(jī)與發(fā)碼器未能建立起正確有效的通信，這時(shí)首先應(yīng)檢查發(fā)碼器與微機(jī)并口的連線是否有誤，如果確認(rèn)連線無(wú)誤，就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真檢查6個(gè)光耦合器是否品質(zhì)良好，同時(shí)檢查單片機(jī)U2的10MHz晶振J2是否起振。出現(xiàn)“0號(hào)錯(cuò)誤”一般都是以上三個(gè)方面的問(wèn)題。電腦屏幕上如果出現(xiàn)“致命的D號(hào)錯(cuò)誤”，說(shuō)明發(fā)射頻率未能鎖定或壓控振蕩器沒(méi)有正常工作。除應(yīng)當(dāng)檢查與微機(jī)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(wú)誤，元器件質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，一般可以一次安裝、調(diào)試成功。 需要特別說(shuō)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(shí)鐘晶體更換為4MHz晶體，否則不能調(diào)試程序，只有當(dāng)程序調(diào)試通過(guò)后，才能換回10MHz晶體使單片機(jī)正常運(yùn)行，這是由SP1008單片機(jī)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(shí)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(chǎng)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(qiáng)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(wú)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(jī)信號(hào)儀的使用方法，可通過(guò)軟件界面F1與README.EXE說(shuō)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(shí)例來(lái)說(shuō)明對(duì)一只尋呼機(jī)，在既不知臺(tái)名和機(jī)號(hào)，又不知地址碼,同時(shí)又因沒(méi)有該種尋呼機(jī)的寫碼器或解密器時(shí),怎樣利用多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀對(duì)其進(jìn)行改頻和調(diào)試。從而來(lái)說(shuō)明發(fā)碼器的使用方法。
在連接好該儀器與微機(jī)并口連線后，將與儀器配套的3寸加密軟盤插入微機(jī)的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器,打開(kāi)儀器和微機(jī)電源開(kāi)關(guān)，全中文主界面就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在屏幕上。這時(shí)，首先應(yīng)確定這只尋呼機(jī)的工作頻點(diǎn)和工作速率(工作頻點(diǎn)可從該機(jī)后蓋上的文字或開(kāi)機(jī)看該機(jī)本振晶體確認(rèn)，工作速率可通過(guò)示波器觀察前置碼波形或用頻率計(jì)測(cè)量尋呼機(jī)速率晶體頻率獲得)。然后在鍵盤上按F3置好與這只尋呼機(jī)相同的頻點(diǎn)，這時(shí)若尋呼機(jī)正常，且處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)便可對(duì)其追碼了。方法是：按F4隨意置一估計(jì)的起始地址碼;按F5選擇好與BB機(jī)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(kāi)始往后不斷追下去。當(dāng)尋呼機(jī)忽然被追響的時(shí)候，你按尋呼機(jī)閱讀鍵，該尋呼機(jī)的地址碼就顯示在尋呼機(jī)屏幕上。將地址碼通知傳呼臺(tái)，并將尋呼機(jī)換上該臺(tái)頻率的晶體，調(diào)整好接收靈敏度，確定相應(yīng)的機(jī)號(hào)，這臺(tái)本不知臺(tái)名、機(jī)號(hào)和地址碼的尋呼機(jī)就改頻成功了，示意圖如圖4所示。
用多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀對(duì)尋呼機(jī)進(jìn)行測(cè)試、調(diào)校也很方便。只要置好相應(yīng)的頻點(diǎn)，選定所需速率，鍵入F12，儀器就會(huì)不斷地發(fā)送出前置碼，而尋呼機(jī)一旦接收到前置碼，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉省電電路，進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。這就免去了維修時(shí)，對(duì)尋呼機(jī)進(jìn)行去省電操作或?qū)ふ胰ナ‰姸搪伏c(diǎn)的麻煩。現(xiàn)在尋呼機(jī)型號(hào)越來(lái)越多，不少新出的尋呼機(jī)，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(diǎn)或進(jìn)行去省電操作。因此，多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀能大大提高尋呼機(jī)維修的效率，利用它所發(fā)的前置碼，可以通過(guò)示波器直觀看見(jiàn)尋呼機(jī)的前置碼波形，若尋呼機(jī)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(dòng), 就說(shuō)明尋呼機(jī)有問(wèn)題需檢查維修，通常尋呼機(jī)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(jī)信號(hào)儀發(fā)送前置碼，調(diào)試尋呼機(jī)相應(yīng)的調(diào)試點(diǎn)來(lái)修復(fù)。在調(diào)試中，從示波器上看到尋呼機(jī)收到的前置碼波形對(duì)稱和不失真，并且穩(wěn)定下來(lái)，一般說(shuō)本振就調(diào)準(zhǔn)了。再把高放、中放的波形幅度調(diào)到最大，這樣一臺(tái)尋呼機(jī)的接收板便調(diào)試完成，示意圖如圖5所示。這時(shí)，可通過(guò)多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀按尋呼機(jī)地址碼發(fā)出一組信息來(lái)檢驗(yàn)，BB機(jī)應(yīng)能收到相應(yīng)的信息。否則便是邏輯板有問(wèn)題，需進(jìn)一步檢修。
需要說(shuō)明的是，利用多功能尋呼機(jī)信號(hào)儀追碼時(shí)，若能掌握一些技巧，將會(huì)大大縮短追碼時(shí)間，這是因?yàn)槊恳粋€(gè)傳呼臺(tái)都有它的編碼規(guī)則，如：某臺(tái)地址碼的前綴都是“081××××”，追碼時(shí)就可從“081××××”開(kāi)始，而不必從"0000008"開(kāi)始追起。因此，只要注意收集各臺(tái)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(shí)，可能有時(shí)候沒(méi)能把尋呼機(jī)呼響，原因有以下幾點(diǎn)：
1. 可能你所在的當(dāng)?shù)啬骋粋骱襞_(tái)信號(hào)太強(qiáng),壓制干擾了儀器所發(fā)出的信號(hào);
2. 你的尋呼機(jī)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(diǎn)預(yù)置有錯(cuò)，請(qǐng)將頻點(diǎn)預(yù)置正確后再試;
4. 速率置錯(cuò)，請(qǐng)按F5置入其它速率一試;
5. 尋呼機(jī)數(shù)據(jù)相位是反的，請(qǐng)按F7反相發(fā)送一試。
因此，只要注意以上這些問(wèn)題，該儀器使用起來(lái)就會(huì)得心應(yīng)手。
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