Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - CHU VĂN VIỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRẠM TÍCH HỢP KÊNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN SÓNG PHÁT THANH Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS.NGUYỄN ĐỨC NHÂN HÀ NỘI – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên Chu Văn Việt ii LỜI CẢM ƠN  Trƣớc tiên, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Nhân, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, bảo, giúp đỡ tơi suốt q trình làm luận văn Tơi muốn đƣợc nói lời cảm ơn đến thầy, giáo, Ban Giám đốc Học viện Bƣu Viễn thơng, Khoa Quốc tế Sau đại học đồng nghiệp công tác Công Ty CP Phát Triển Cơng Nghệ Truyền Hình Và Viễn Thơng Việt Nam tận tình bảo, tạo điều kiện giúp đỡ động viên tơi suốt q trình học tập công tác vừa qua Cuối cùng, xin đƣợc cám ơn Cha Mẹ, gia đình, ngƣời thân bạn bè bên cạnh động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập để tơi hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 15 tháng 01 năm 2017 iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ TRÊN SĨNG PHÁT THANH 1.1 Hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát 1.2 Hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát 1.3 Cơng nghệ mã hóa DTMF, RDS 1.4 Hệ thống RDS ( Radio Data System) KẾT LUẬN CHƢƠNG CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ RDS VÀ ỨNG DỤNG 2.1 Phƣơng thức ghép kênh tín hiệu RDS 2.2 Đặc tính điều chế kênh liệu (lớp vật lý) 2.2.1 Tần số sóng ma 2.2.2 Pha sóng m 2.2.3 Mức sóng m 2.2.4 Phương thức 2.2.5 Mã hóa vi sai 2.2.6 Dạng phổ k 2.3 Cấu trúc mã hóa băng gốc 2.3.1 2.4 Phát sử Giao thức thơng tin mã hóa 2.4.1 Lý mã hóa liệu cần giao thức truyền thông 2.4.2 Giao thức UECP 2.5 Định dạng tin nhắn xác định vị trí tin nhắ iv 2.6 Hệ thống đồng khối liệu 26 2.7 Xử lý liệu thiết lập khung liệu 28 2.7.1 Các giới hạn dung lượng truyền liệu 29 KẾT LUẬN CHƢƠNG 31 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ THIẾT BỊ TÍCH HỢP KÊNH ĐIỀU KHIỂN 32 3.1 Nghiên cứu chế tạo phát mã điều khiển 32 3.1.1 Nghiên cứu chế tạo mã hóa tín hiệu 33 3.1.2 Khối nguồn tạo tin nhắn liệu vô tuyến 33 3.1.3 Phương pháp đầu vào liệu cho PS 35 3.1.4 Bộ mã hóa vi sai phát ký hiệu song pha 36 3.1.5 Bộ lọc định dạng, phát tín hiệu 57kHz 38 3.1.6 Bộ chia 24, chia điều chế 40 3.1.7 Điều khiển liệu khối nguồn cho phát mã điều khiển 42 3.1.8 Cài đặt, thiết lập lắp ráp hoàn thiện 44 3.1.9 Nghiên cứu phần mềm phát mã điều khiển RDS 49 3.2 Nghiên cứu chế tạo máy thu FM có giải mã 51 3.2.1 Khối giải điều chế khối lưu trữ 52 3.2.2 Khối điều khiển hiển thị khối kết nối ngoại vi, đèn báo 54 3.2.3 Khối khuếch đại âm thanh, phím bấm khối nguồn 56 3.2.4 Khối vi điều khiển trung tâm 58 3.3 Thử nghiệm thiết bị 62 3.3.1 Kiểm thử phần mềm thiết bị 63 3.3.2 Kiểm thử phần cứng thiết bị 63 3.3.3 Kiểm thử phần cứng toàn hệ thống 66 KẾT LUẬN CHƢƠNG 69 KẾT LUẬN 70 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC 73 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết Tắt Tiến AM Amplitude Modu AF Alternative Frequ ARI Auto-Rundfunk-I AMR Alternate Mark In BPSK Binary Phase Shi CT Clock-Time and D CRC Cyclic redundanc DI Decoder Identific EEC Extended Country FM Frequency Modul GTC Group type Code PAM Pulse Amplitude PCM Pulse Code Modu PS Programme Servi PI Programne Identi PTI Programme Type PIN Program-Item Nu RDS Radio Data Syste RBDS Radio Broadcast RT Radio text TA Traffic Anouncem TP Traffic Program I TDC Transparent Data vi DANH MỤC HÌNH VẼ 1.1 Điều chế FM 1.2 Sơ đồ khối điều tần khuếch đại công su 1.3 Sơ đồ khối máy phát FM stereo sử dụng m 1.4 Phổ tần số FM dải gốc 1.5 Mã hóa đa tần DTMF 1.6 Mã hóa tín hiệu cơng nghệ RDS 1.7 Sơ đồ khối máy phát dùng mã hóa RD 1.8 Phổ tín hiệu RDS ARI 2.1 Phổ tín hiệu ghép kênh stereo băng gốc st 2.2 Phổ tần FM 2.3 Sơ đồ khối mã hóa RDS 2.4 Sơ đồ khối giải mã RDS 2.5 Đáp tuyến biên độ lọc định dạng liệ thu 2.6 Phổ tín hiệu liệu vơ tuyến đƣợc m 2.7 Dạng sóng tín hiệu liệu radio 57kHz 2.8 Cấu trúc mã hóa băng gốc hệ thống 2.9 Định dạng giao thức liệu UECP gồm m 2.10 Định dạng tin nhắn xác định vị trí tron 2.11 Định dạng tin nhắn xác định vị trí tron 2.12 Hệ thống thơng thƣờng 2.13 Mã tự đồng hóa 2.14 Đồng nhóm 2.15 Cấu trúc PI 3.1 Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển trê 3.2 Sơ đồ thiết kế khối mã hóa RDS 3.3 Đầu vào liệu mã hóa giao diện n vii 3.4 Giao diện ngoại vi 3.5 Mã hóa vi sai 3.6 PIC16F628A cho việc phá 3.7 Bộ khuếch đại đảo 3.8 Bộ lọc định dạng 3.9 Mạch cấp phát xung vuôn 3.10 Bộ chia 24 3.11 Bộ chia 3.12 Bộ biến đổi dạng sóng từ 3.13 Bộ điều chế 3.14 Dạng sóng tín hiệu vào 3.15 Sơ đồ chân PIC16F877A 3.16 Cấu trúc tạo dao động 3.17 Sơ đồ nguyên lý khối ngu 3.18 Bộ mã hóa liệu sau 3.19 Bộ mã hóa liệu sau 3.20 Sơ đồ nối dây 3.21 Sơ đồ nối dây 3.22 Sơ đồ nối dây 3.23 Sơ đồ nối dây 3.24 Sơ đồ nối dây 3.25 Giao diện phần thiết lập c 3.26 Giao diện phân thiết lập d 3.27 Giao diện phần thiết lập n 3.28 Sơ đồ khối thiết bị giải mã 3.29 Module giải mã RDS FAE 3.30 Sơ đồ chân led 3.31 Sơ đồ mạch logic ULN 3.32 Sơ đồ mạch cặp D viii 3.33 Sơ đồ nguyên lý khối khu 3.34 Sơ đồ mạch in khối khuếc 3.35 Sơ đồ nguyên lý khối ngu 3.36 Sơ đồ nguyên lý khối ngu 3.37 Sơ đồ nguyên lý khối vi đ 3.38 Sơ đồ chân vi điều khiển A 3.39 Sơ đồ mạch in vi điều 3.40 Khối giải mã điều khiển 3.41 Hình ảnh chụp từ phía 3.42 Tín hiệu đo đầu 3.43 Hình ảnh sản phẩm chạy t 3.44 Hình ảnh thiết bị dùng để 3.45 3.46 3.47 3.48 3.49 Sơ đồ kết nối hệ thống má thực tế Kết đo đƣợc 500W th Đồng hồ LCD hiển thị FM500W Kết đo dạng sóng FM Oscilloscope Kết đo tần số 77 MHz ix DANH MỤC BẢNG 2.1 Luật mã hóa vi sai 2.2 Giải mã vi sai 2.3 Các giá trị nhị phân từ mã offset 2.4 Các thành phần khung liệu 2.5 Thành phần khung liệu UECP g 2.6 Phân tích dung lƣợng truyền dẫn cần th 3.1 Đầu mức tín hiệu liệu 1187.5 3.2 Đầu đầu vào 2375 zeros 3.3 Bảng chọn giá trị tụ thạch anh theo 3.4 Bảng thơng số kỹ thuật mã hóa 3.5 Bảng bàn mã cụm thu RDS 3.6 Khối điều chế Tuner FAE-381 hãng 3.7 Sơ đồ chân FAE-381 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 B – Code khởi tạo liệu Thuật toán dƣới đƣợc thực thi cho việc chọn nút nhấn cho việc khởi tạo lại liệu: CHECK_SWITCH ;An nut de quyet dinh restore hay khong? GET_IT btfsc SWITCH_PORT,0 call D0_SET ; Restore btfsc SWITCH_PORT,1 call D1_SET ; Khong restore btfss SWITCH_PORT,2 goto GET_IT movf DECISION,W ; Kiem tra neu D2 duoc an andlw 0xff ; Neu khong an [set] de chon btfsc STATUS,Z goto GET_IT Đoạn code sau mơ tả q trình lấy ký tự PS lƣu trữ chúng vào EEPROM PIC: GET_PS8 btfsc SWITCH_PORT,0 call CHAR_UP btfsc SWITCH_PORT,1 call CHAR_DOWN btfss SWITCH_PORT,2 goto GET_PS8 return CHAR_UP call SWITCH_DELAY movf POSITION,0 ; chon vi tri hien thi (LCD) call SET_ADDR movf CHARACTER,0 ; move ky ti toi ghi f call check_max ;kiem tra xem ky tu da max chua? movf CHARACTER,0 call LCD_CHAR 87 return check_max ; kiem tra ky tu max chua? movwf CHAR_TEMP ; luu tru ky tu cuc bo movf MAX_CHAR,0 ; move MAX_CHAR toi ghi w subwf CHAR_TEMP,0 ; tru files btfsc STATUS,Z ; kq=0 thi dat max goto SET2MAX ; giu vi tri character goto INCREMENT ; neu chu max, tang mot SET2MAX movf MAX_CHAR,0 ; return INCREMENT incf CHARACTER,1 ; tang character return CHAR_DOWN call SWITCH_DELAY movf POSITION,0 ; dat vi tri hien thi (LCD) call SET_ADDR movf CHARACTER,0 ; move ky tu toi ghi f call check_min ; kiem tra dat bie^n duoi chua? movf CHARACTER,0 call LCD_CHAR return check_min ; movwf CHAR_TEMP ; luu tru chatacter cuc bo movf MIN_CHAR,0 ; move min_char toi ghi f subwf CHAR_TEMP,0 ; subtract the two files btfsc STATUS,Z ; kq=0?? Thi dat nho nhat goto SET2MIN ; giu nguyen character goto DECREMENT ; neu chua giam SET2MIN 88 movf MIN_CHAR,0 ; return DECREMENT decf CHARACTER,1 ; giam character di return Lƣu trữ vào EEPROM: movwf PS_8 ; luu tru co san bsf STATUS,RP1 ; lu vao EEPROM bsf STATUS,RP0 btfsc EECON1,WR ; dam bao khong co qt write call DELAY_5MS bcf STATUS,RP0 movwf EEDATA movlw 0x07 movwf EEADR bsf STATUS,RP0 bcf EECON1,EEPGD bsf EECON1,WREN movlw 0x55 movwf EECON2 movlw 0xaa movwf EECON2 bsf EECON1,WR bcf EECON1,WREN clrf STATUS ; chon bank ... cứu chế tạo phát mã điều khiển Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển đài trạm phát đƣợc kết nối với hệ thống máy phát FM mô tả nhƣ hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển sóng. .. vào nghiên cứu ứng dụng thực tế để thực chế tạo phát mã điều khiển máy thu FM có giải mã 32 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ THIẾT BỊ TÍCH HỢP KÊNH ĐIỀU KHIỂN Chƣơng trình bày trình chế tạo thiết. .. thời gian quan sát, tìm hiểu nghiên cứu kĩ lƣỡng hƣớng phát triển đề tài, định chọn đề tài “ Nghiên Cứu Chế Tạo Thiết Bị Trạm Tích Hợp Kênh Điều Khiển Trên Sóng Phát Thanh ” trở thành đề tài luận