微型計算機技術(shù)在電臺維護中的應(yīng)用

摘 　要

針對地震勘探中 ,由于意外因素的影響 , IC - V10 0 電臺內(nèi) CMO S靜態(tài)存儲器掉電 ,導(dǎo)致存儲在它里面的頻率等參數(shù)丟失 ,從而使該電臺無法正常工作這一問題 ,從分析 IC - V10 0 電臺 鎖相環(huán)頻率合成器原理入手 ,提出了利用微型計算機技術(shù)來恢復(fù)掉電電臺數(shù)據(jù)的方法 。實際應(yīng)用 表明 ,該方法達到了恢復(fù)掉電電臺功能的目的 。

IC - V1 00 電臺 是 ICOM 公 司生 產(chǎn) 的一 種專 業(yè) 級無線電通訊設(shè)備 ,它采用了當今先進的計算機技 術(shù)及數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成技術(shù) ,廣泛應(yīng)用于地震勘 探生產(chǎn)領(lǐng)域 。 IC - V100 電臺內(nèi)的 CMO S靜態(tài)存儲 器由于意外因素掉電 ,導(dǎo)致存儲在它內(nèi)面的頻率等 參數(shù)丟失 ,從而使該電臺無法正常工作 。曾經(jīng)采用 包括使用專用編程器在內(nèi)的許多方法都沒能使掉電 的 IC - V10 0 電臺恢復(fù)其功能 。針對這種情況 ,開展 了對該電臺工作原理分析研究工作 ,并在此基礎(chǔ)上 , 利用性能優(yōu)良的 80 C31 微型計算機作為主控芯片 , 進行硬件設(shè)計及軟件開發(fā) ,取代原來的控制單元電 路 ,并由該電路向鎖相環(huán)頻率合成器及其它電路提 供因掉電而丟失的頻率數(shù)據(jù)等參數(shù) ,進而達到恢復(fù) 掉電電臺功能的目的 。

1 　 IC - V1 0 0 電臺鎖相環(huán)頻率合成器

1. 1 　鎖相環(huán)原理

IC - V1 00 電臺鎖相環(huán)頻率合成器 PLL 由晶體 振蕩器 、頻率合成器件 U PD283 4C、雙模前置分頻器 U PD5 71C、環(huán)路濾波 、壓控振蕩器等組成 。其原理框 圖如圖 1 所示 。

圖 1 中 ,高速雙模前置分頻器 U PB 571 C 有兩個 分頻比 ,其分頻比為 p / p + 1, 其中 , p = 6 4; 頻率合成 器件 U PD2 834C內(nèi)含射頻放大器 、分頻器 、主計數(shù)器 M、吸收計數(shù)器 S、鑒相器 、移位寄存器等 。

從原理框圖可以看出 ,該鎖相環(huán)頻率合成器采 用串行接受數(shù)據(jù)的方式 ,原 CPU 從 CMO S靜態(tài)存儲 器中取出頻率參數(shù) ,在選通信號 STR1、時鐘 CL K的

配合下 , 向 鎖 相 環(huán) 頻 率 合 成 器 發(fā) 送 二 進 制 數(shù) 據(jù) 。

U PD283 4C內(nèi)的移 位 寄 存 器 接 收 來 自 CPU 發(fā) 來 的

17 位數(shù)據(jù)并送往 17 位鎖存器鎖存 。經(jīng) 17 位鎖存 器鎖存后的高 11 位數(shù)據(jù)予置主計數(shù)器 M ,低 6 位數(shù) 據(jù)予置吸收計數(shù)器 S。鎖相環(huán)頻率合成器根據(jù)接收 到的二進制數(shù)據(jù) ,由壓控振蕩器輸出電臺所需要的 第一本振信號頻率或電臺發(fā)射時的載波頻率 。當環(huán) 路鎖定時 ,壓控振蕩器輸出的頻率 fvco為 :

fvco = ( pm + s) fr ( 1 )

式中 , m 為主計數(shù)器 M 所予置的 11 位二進制所對應(yīng) 的十進制數(shù) , s為吸收計數(shù)器 S所予置的 6 位二進制 所對應(yīng)的十進制數(shù) , fr為基準頻率 ,其值為 5 kH z。因 此 ,只要確定 m 、s的值 ,壓控振蕩器輸出的頻率 fvco 就確定了 。

作者簡介 陳友祥 , 男 , 1 98 8 年畢業(yè)于江漢 石油學(xué)院 電子工程系電子儀器及電子測量專業(yè) , 高級工程師 , 現(xiàn)從事 電子設(shè)備的維護工作 。在國內(nèi)各級刊物發(fā)表論文多篇 。

1. 2 　m 、s數(shù)據(jù)的確定

在實際設(shè)計過程中 , 總是事先確定電臺的工作 頻率 , 即壓控振蕩器輸出的頻率 fvco , 然后再來確定 m 、s的值 。由 ( 1 )式可以得出 :

pm + s = fvco / fr ,

設(shè)鎖相環(huán)總分頻比 n = fvco / fr ,那么就有 :

m + s / p = n / p ( 2 )

從 ( 2 )式可知 : m 為 n / p的整數(shù)部分 ; s為 n / p的 余數(shù)部分 。

2 　調(diào)諧電壓數(shù)據(jù)的測量

在 IC - V100 電臺中 , CMO S靜態(tài)存儲器在保存 頻道頻率參數(shù)的同時 ,還保留了與其頻率參數(shù)相對 應(yīng)的調(diào)諧電壓數(shù)據(jù) 。該數(shù)據(jù)保證高放接收電路諧振 在其接收頻點上 。因此 ,要使掉電電臺正常工作 ,還 需恢復(fù)調(diào)諧電壓數(shù)據(jù) 。

IC - V100 電臺高放諧振回路所需的調(diào)諧電壓 獲取原理框圖 :

從圖 2 中可以看出 , CPU 向串行移位寄存器發(fā) 送 8 位調(diào)諧電壓數(shù)據(jù) ,經(jīng)移位寄存器變?yōu)?8 位并行 數(shù)據(jù) ,供給數(shù)模轉(zhuǎn)化器 ,從而為高放諧振回路提供諧 振電壓 VT 。

對于串行傳輸數(shù)據(jù) ,沒有辦法進行測量 ; 對于這

種經(jīng)轉(zhuǎn)化后的靜態(tài)并行數(shù)據(jù) ,只要測量串行移位寄 存器輸出端 D7 - D0 各個引腳 , 就能輕易地得到諧 振電壓的數(shù)據(jù) 。表 1 給出了一組正常電臺在接收狀 態(tài)下進行實際測量而得到的數(shù)據(jù) 。

3 硬件及軟件

3. 1 　硬件

硬件原理框圖如圖 3 所示 。它由 80C3 1 微型計 算機 、地址鎖存器 、程序存儲器 、矩陣開關(guān) 、顯示器等 電路組成 。電臺所需的頻率 、諧振電壓等數(shù)據(jù)存儲 在程序存儲器中 。

3. 2 軟件設(shè)計

軟件主要圍繞以下 4 個方面的內(nèi)容來編寫 :

( 1 )根據(jù)電臺正常工作要求 ,把頻道頻率 、諧振 電壓數(shù)據(jù)正確寫入 IC - V100 電臺相關(guān)電路中 ;

( 2 )實施對鎖相環(huán)回路鎖定檢測 ;

( 3 )實施對電臺控制 ,如收發(fā)控制 、頻道切換等 ;

( 4 )顯示當前工作頻道參數(shù)以及收 /發(fā)狀態(tài)信息 。 主程序流程圖如圖 4 所示 。