Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)Nghiên cứu chế tạo thiết bị trạm tích hợp kênh điều khiển trên sóng phát thanh (tt)
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG - 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 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2017 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN ĐỨC NHÂN Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng 03 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong điều kiện khoa học công nghệ ngày phát triển, thiết bị phục vụ thông tin giải trí ngày phát triển đại, với số lượng chủng loại phong phú, song từ tồn mặt trái nhiều nguồn thông tin có độ xác không cao Một vấn đề đặt làm để tận dụng thiết bị thu phát sẵn có hệ thống truyền cấp sở để truyền thông tin cách nhanh nhất, xác nhất, cần thiết nhất, hấp dẫn đến với người nghe, đồng thời đáp ứng công nghệ áp dụng cho đài phát truyền hình nước Xuất phát từ tình hình thực tế công việc có điều kiện làm việc tiếp xúc với nhiều khu vực có địa hình đặc biệt, điển vài tỉnh miền núi phía Bắc Tây Bắc với địa hình nhiều vùng lõm, nhận thấy: khu vực vùng lõm với mật độ phân bố dân cư tập trung tương đối cao, đầu tư phát triển nhiều trạm phát FM phục vụ cho công tác tuyên truyền Các khu vực vùng thị trấn gồm chủ yếu thôn với trình độ văn hóa hạn chế, nay, cụm thu FM đặt phụ thuộc nhiều vào yếu tố người Đối với tỉnh vùng đồng cụm FM đặt tập trung theo tổ dân (phường) Cả khu vực phải làm thủ công để bật tắt cụm thu FM theo khung Điều có hạn chế lớn chủ động truyền phát thông tin đến người dân Vì vậy, việc áp dụng công nghệ RDS (radio data system), điều khiển tắt bật cụm thu FM (phát mã liên tục không ảnh hưởng chương trình) cần thiết Với mục đích nâng cao chất lượng phát để số lượng khán thính giả nghe Đài ngày tăng, đồng thời thực tốt nhiệm vụ tuyên truyền đường lối sách Đảng Pháp luật nhà nước đến đại đa số người dân, luận văn tốt nghiệp này, muốn nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn công nghệ RDS vào việc chế tạo thiết bị thu phát sóng FM để truyền đồng thời tín hiệu số với chương trình phát FM Sau thời gian quan sát, tìm hiểu nghiên cứu kĩ lưỡng hướng 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 văn tốt nghiệp Thạc sĩ 2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu: Trong năm 80 kỷ XX giới phát FM phát triển nhanh chất lượng hẳn AM,ở châu Âu nhiều nước khác, phát sử dụng băng tần FM Trên thực tế, thiết bị thu tiên tiến sản xuất từ sau năm 2000 trang bị máy thu có công nghệ RDS, sản phẩm tập trung chủ yếu vào loại máy thu xe hơi, máy nghe nhạc cầm tay, điện thoại di động, Ở Việt Nam việc áp dụng công nghệ RDS vào thu phát truyền FM bước đột phá kỹ thuật điều khiển cụm thu FM (phát mã liên tục không ảnh hưởng chương trình) [1],.Thay phần hoàn toàn cụm thu FM trước đây, nâng cao lực Đài Phát Thanh Và Truyền Hình nước với lĩnh vực phát triển công nghệ Hơn việc ứng dụng công nghệ RDS cho phép phát triển sản phẩm dịch vụ triển khai qua hệ thống FM Mục đích nghiên cứu: - Thiết kế hệ thống RDS hệ thống phát FM phục vụ cho việc điều khiển trạm phát Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: - Hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát FM tích hợp kênh điều khiển - Các đài phát truyền hình nước, đặc biệt ưu tiên đài trạm thuộc khu vực miền núi, vùng sâu vùng xa Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng hợp tài liệu công nghệ RDS ứng dụng - Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thiết kế thử nghiệm hệ thống RDS phù hợp với toán điều khiển trạm phát Kết cấu luận văn - Gồm chương CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỂN TÍN HIỆU SỐ TRÊN SÓNG PHÁT THANH 1.1 Hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát điều biên AM Từ năm 1980, nhiều tổ chức khoa học tiến hành nhiều thử nghiệm truyền liệu sóng AM (AMDS - AM Data System) Các thử nghiệm cho thấy truyền dẫn đồng thời liệu tốc độ thấp với tín hiệu phát tần số thấp tần số trung bình Tại đài BBC, máy phát 198 kHz sử dụng điều chế pha sóng mang để đạt tốc độ truyền liệu 50 b/s Một thử nghiệm sau Thụy Điển lại cho thấy truyền đồng thời luồng liệu với tốc độ 200 b/s nhờ sử dụng điều chế pha ± 15 ° vào máy phát AM, với độ suy giảm chất lượng tín hiệu âm nhỏ 1.2 Hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát điều tần FM Điều chế tần số hay gọi điều tần phương thức điều chế mà tần số sóng mang tăng giảm theo tín hiệu âm tần giới hạn tăng hay giảm +150KHz 150KHz Bên cạnh đó, tần số sóng bị thay đổi phụ thuộc vào biên độ thông tin nguồn hình 1.1 Hinh 1.1 Điều chế FM Như tần số sóng mang điều tần có dải thông 300KHz thay đổi theo biên độ tín hiệu âm tần Sóng mang có biên độ không đổi với mạch điều chế tần số Hinh 1.2 Sơ đồ khối điều tần khuếch đại công suất FM - Một hệ thống máy phát FM thông thường gồm khối như: + Khối phát tín hiệu + Bộ điều chế + Khối tiền kích + Khối khuếch đại công suất cao tần sử dụng đèn bán dẫn Tín hiệu truyền từ khối phát đến khối điều chế, khối tiền kích, khối khuếch đại cao tần điểm phát cuối anten Tại khối tiền kích, tín hiệu khuếch đại vừa đủ khoảng 1-10W để đưa vào khối khuếch đại cao tần Tại đây, tùy thuộc vào công suất máy phát, tín hiệu khuếch đại truyền qua cáp dẫn sóng anten 1.3 Công nghệ mã hóa DTMF, RDS - Công nghệ mã hóa DTMF: Là hệ thống báo hiệu cách sử dụng băng thoại tần số qua trung tâm chuyển mạch để nhận tín hiệu điện thoại thiết bị thông tin liên lạc khác DTMF phát triển lần Hoa Kỳ Tại Việt Nam, công nghệ đặc biệt ứng dụng hệ thống truyền không dây FM Hình 1.5 Mã hóa đa tần DTMF [13] Dùng công nghệ mã hóa đa tần DTMF hệ thống truyền không dây nhiều hạn chế Do phải ngắt chương trình để chèn mã điều khiển nên khó sử dụng rộng rãi - Công nghệ mã hóa RDS: Hình 1.6 Mã hóa tín hiệu công nghệ RDS [3] RDS viết tắt từ Radio Data System hay hệ thống liệu qua sóng phát Đây giao thức chuẩn cho việc gửi thêm thông tin kỹ thuật số chương trình phát qua sóng FM Hệ thống RDS chuẩn hóa thông tin truyền thông tin đài phát Ưu điểm công nghệ RDS phát mã liên tục chương trình phát mà không ảnh hưởng đến chương trình Hệ thống phát FM sử dụng công nghệ RDS băng tần từ 54 MHz đến 108 MHz Với ưu điểm công nghệ RDS ứng dụng rộng rãi hệ thống phát FM Việt Nam 1.4 Hệ thống RDS ( Radio Data System) Chuẩn RDS giới thiệu lần để phục vụ cho việc xử lý tín hiệu cho mã hóa RDS (ở nước Châu Âu), chuẩn RBDS phiên khác với tên gọi khác RDS cải biên để phù hợp với yêu cầu Bắc Mỹ Hệ thống RDS ứng dụng trạm phát sóng VHF/FM khoảng tần từ 87.5MHz tới 108.0 MHz mang thông tin cho chương trình âm đa âm (stereo) đơn âm (mono) Trong phát chương trình mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng chương trình phát Hệ thống cho phép trạm phát sóng truyền thêm điều khiển từ xa loại thông tin thông qua tín hiệu số mã hóa, tín hiệu sau nhận hiển thị thiết bị thu tín hiệu Hình 1.7 Sơ đồ khối máy phát dùng mã hóa RDS [3] KẾT LUẬN CHƢƠNG Đã trình bày tổng quan hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát điều biên AM, hệ thống truyền tín hiệu số sóng phát điều tần FM công nghệ mã hóa Đặc biệt nêu phân tích rõ nguyên lý phát âm đa âm stereo FM sơ đồ khối máy phát FM đa âm stereo cần thiết để từ sâu vào nghiên cứu ứng dụng công nghệ RDS cho việc chế tạo thiết bị tích hợp kênh điều khiển CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ RDS VÀ ỨNG DỤNG 2.1 Phƣơng thức ghép kênh tín hiệu RDS Hình 2.1 mô tả phổ ghép kênh tín hiệu phát FM đa âm stereo với mức tín hiệu RDS nhỏ có tần số trung tâm sóng mang phụ 57 kHz , hài bậc tín hiệu băng gốc 19 kHz hệ thống điều chế âm đa âm (stereo) Hình 2.1 Phổ tín hiệu ghép kênh stereo băng gốc stereo với RDS [3] 2.2 Đặc tính điều chế kênh liệu (lớp vật lý) 2.2.1 Tần số sóng mang phụ Khi phát chế độ âm đa âm stereo, tần số sóng mang phụ mang tín hiệu số khóa đến hài bậc tần số 19kHz, tức 57 kHz Sai số tối đa cho phép 19 kHz ± 2Hz, độ di tần tần số sóng mang phụ tần số sóng mang phụ 57 kHz Hz.Khi phát chế độ âm đơn âm mono, Hz 2.2.2 Pha sóng mang phụ Trong chương trình phát sóng FM, pha sóng mang phụ khóa pha vuông pha với tần số điều hòa thứ ba 19kHz (tín hiệu băng gốc) Sai pha cho phép khoảng ± 10°, đo đầu vào điều chế máy phát FM 2.2.3 Mức sóng mang phụ Độ lệch sóng mang FM sóng mang phụ không điều chế từ 7.5 kHz Khi thiết lập mức nên đặt mức kHz đến kHz, với độ lệch này, mức băng tần bên sóng mang phụ tương ứng với nửa mức độ lệch đỉnh danh định kHz Các giải mã hay giải điều chế phải hoạt động tốt độ lệch sóng mang thay đổi giới hạn thời gian không bé 10ms Sai lệch tối đa cho phép tổng hợp tín hiệu đa kênh ±75 kHz 2.2.4 Phương thức điều chế Sóng mang phụ điều chế biên độ với tín hiệu liệu mã hóa pha (BPSK) triệt sóng mang Phương pháp điều chế ứng dụng từ phương pháp khóa dịch (BPSK) với độ lệch phase ±90o, sau sóng mang phụ bị nén lại 2.2.5 Mã hóa vi sai Dữ liệu nguồn máy phát mã hóa vi sai theo luật sau: Bảng 2.1 Luật mã hóa vi sai [5] Đầu trước Đầu vào Đầu (thời điểm ti-1) (thời điểm ti) (thời điểm ti) 0 0 1 1 1 Bảng 2.1 mô tả luật mã hóa vi sai cụ thể với ti thời điểm tùy ý, ti-1 thời điểm sớm chu kỳ đồng hồ liệu đoạn tin nhắn, với tốc độ đồng hồ liệu đoạn tin 10 giao thức gọi giao thức truyền thông mã hóa toàn cầu UECP (Universal Encoder Communication Protocol) Giao thức khuyến nghị nên sử dụng cho mạng truyền liệu số sóng vô tuyến gồm số máy phát cần phối ghép liệu từ nhà cung cấp dịch vụ liệu khác Trong luận văn này, ứng dụng giao thức để truyền thông tin mã hóa 2.4.1 Lý mã hóa liệu cần giao thức truyền thông Để khai thác dịch vụ truyền liệu số sóng vô tuyến, nhà khai thác dịch vụ truyền thông cần lắp đặt mã hóa khu vực máy phát lân cận với mã hóa stereo máy phát FM thông thường, nơi phát tín hiệu 19kHz mà mã hóa liệu sử dụng để đồng hóa luồng liệu số đầu Có thể có loại dịch vụ truyền tín hiệu số sóng vô tuyến: + Dịch vụ số liệu tĩnh: mã hóa tự động phát tín hiệu gửi với mục đích đơn giản để cung cấp thông tin (ví dụ danh sách tần số thay cố định từ nhớ trong) Các dịch vụ số liệu tĩnh phải thay đổi tùy theo thời điểm, phụ thuộc vào cấu hình mạng loại chương trình phát trực tiếp + Dịch vụ số liệu động: cần cung cấp liệu đầu vào cho mã hóa để mã hóa xử lý phát tín hiệu Dịch vụ sử dụng liệu dịch vụ số liên quan tới nội dung chương trình phát đòi hỏi mức độ điều khiển cao từ phòng thu phát trực tiếp 2.4.2 Giao thức UECP Giao thức UECP có đặc tính kĩ thuật đảm bảo khả tương thích điện tiêu chuẩn kỹ thuật với thiết bị Giao diện tới mã hóa liệu loại giao diện nối tiếp dựa tiêu chuẩn EIA RS 232C (tương thích với V24/V28) Đây giao diện song công toàn phần với giúp đỡ ổ cứng, hoạt động với modem 2.5 Định dạng tin nhắn xác định vị trí tin nhắn Trong phần tin nhắn xác định định dạng cấu trúc vị trí RDS dựa vào nguyên tắc chủ yếu sau: 11 + Kết hợp trộn lẫn loại tin nhắn khác nhóm, giữ mức tối thiểu tin nhắn có chu kì lặp lại không xác định Các tin nhắn lưu trữ với dạng thông tin văn + Các tin nhắn thường đặt vị trí cố định nhóm Do giải mã chúng mà không cần tham chiếu tới phần khối chứa thông tin + Xác định vị trí xác nội dung thông tin, chứa khối không dành riêng để mang thông tin có tốc độ lặp lại cao nhóm, định vị để xác định nội dung thông tin khối khác 2.6 Hệ thống đồng khối liệu Hình 2.12 hệ thống đồng khối thông thường, ranh giới khối đánh dấu từ đồng khối cố định Trong giải mã, cần có cộng định nhịp theo tốc độ bit đếm theo mô đun kích thước khối Với cộng biểu diễn lăn sáp có rãnh chu vi khoảng cách dấu mốc đai Để đồng hóa lăn với đai, phải để lăn trượt rãnh ăn khớp Khi đồng hóa lăn đai trì đồng 2.7 Xử lý liệu thiết lập khung liệu - Phần mô tả : +Thiết lập khung liệu (Frame) + Phương pháp liệu đầu vào (Tên PS) + Hiển thị liệu giao diện sử dụng + Điều khiển liệu 2.7.1 Các giới hạn dung lượng truyền liệu Việc sử dụng tính để đạt dò sóng tự động, đặc biệt máy thu di động, đòi hỏi chiêm dụng phần dung lượng kênh đáng kể Một hệ thống truyền tín hiệu số sóng vô tuyến sử dụng môt luồng liệu 1187.5 bps lựa chọn khoảng 20 tính 12 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chương sâu vào nghiên cứu lý thuyết nội dung liên quan công nghệ RDS, hoạt hoạt động cách chèn thêm liệu số vào tín hiệu băng gốc sử dụng để điều chế sóng mang tần số vô tuyến Từ việc nghiên cứu ta thấy hệ thống RDS ứng dụng chức vào việc điều khiển gửi nội dung từ đài phát Với hệ thống phát RDS nghiên cứu phát triển dựa hệ thống vật lý nguyên lý nêu trên, mục đích để đảm bảo đồng hoạt động thiết bị theo chuẩn quốc tế đảm bảo thống Dựa chuẩn tiếp tục sâu vào nghiên cứu ứng dụng thực tế để thực chế tạo phát mã điều khiển máy thu FM có giải mã 13 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ THIẾT BỊ TÍCH HỢP KÊNH ĐIỀU KHIỂN Chương trình bày trình chế tạo thiết bị tích hợp kênh điều khiển sóng phát FM Các thiết bị nghiên cứu luận văn thiết kế chế tạo dựa theo tiêu chuẩn sử dụng cho công nghệ RDS sử dụng rộng rãi giới Các tín hiệu dịch vụ số truyền đồng thời với tín hiệu phát FM tương tự khoảng tần số từ 54 MHz đến 108 MHz Khi thiết kế, luận văn ưu tiên sử dụng linh kiện điện tử, thiết bị thông dụng hiệu mặt kinh tế để chế tạo phát mã điều khiển 3.1 Nghiên cứu chế tạo phát mã điều khiển Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển đài trạm phát kết nối với hệ thống máy phát FM mô tả hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển song phát Tín hiệu âm từ khối phát đưa qua khối mã hóa liệu song pha, tác dụng khối mã hóa tạo phổ có dạng bậc thang giúp tín hiệu mã vùng không ảnh hưởng bới RDS Tại sóng mang phụ được điều chế biên độ với tín hiệu liệu mã hóa pha (BPSK) triệt sóng mang Phương pháp điều chế ứng dụng từ phương pháp khóa dịch (BPSK) với độ lệch pha ±90o, sau sóng mang phụ bị nén lại chuyển đổi từ xung vuông thành xung hình sin đưa vào khối điều chế tần số FM đưa đến khối 14 khuếch đại tại tín hiệu khuếch đại thành tín hiệu cao tần truyền qua phi phát ăng ten truyền sóng điện từ không gian 3.1.1 Nghiên cứu chế tạo mã hóa tín hiệu Phần trình bày thiết kế mã hóa RDS hoàn thiện dựa nguyên lý phân tích trình bày phần trước, linh kiện thuật toán phải đảo bảo tối ưu thiết kế hoạt động ổn định Dựa sơ đồ chuẩn RDS kết hợp phân tích yếu tố phù hợp với điều kiện thực tiễn giá thành, linh kiện có sẵn loại máy phát ta có sơ đồ thiết kế sau: Hình 3.2 Sơ đồ thiết kế khối mã hóa RDS 3.1.2 Khối nguồn tạo tin nhắn liệu vô tuyến Bộ xử lý thiết bị xử lý trung tâm mã hóa, để truy cập thiết bị đầu vào đầu , đồng hồ thời gian thực, nhớ Sau nghiên cứu nhiều loại vi xử lý thương mại sẵn có, nghiên cứu lựa chọn chip PIC16F877 để kiểm soát liệu Đây vi xử lý bit với nhớ chương trình 8k nhớ liệu EEPROM 256 byte, dung lượng đủ cho ứng dụng 3.1.3 Phương pháp đầu vào liệu cho PS Với ký tự mã ASCII cho tên chương trình liệu lấy thông qua 64 cổng thông qua bàn phím nhấn kết nối thẳng tới vi điều khiển dùng bàn phím PS2 Để đơn giản nên chọn phương pháp phím nhấn PS2 khả thi 15 3.1.4 Bộ mã hóa vi sai phát ký hiệu song pha Bộ mã hóa vi sai: Tín hiệu sau xử lý tới mã hóa vi sai trình bày sơ đồ nguyên lý hệ thống, cổng XOR thông dụng chọn 74LS86 thông dụng thị trường không yêu cầu dòng cao đồng thời sử dụng nguồn 5V, tương tự ta chọn mạch đa hài ổn định kép 74LS74 DFF thông dụng Hình 3.5 mô tả mô mã hóa vi sai, để mã hóa vi sai hoạt động đồng với tín hiệu liệu tín hiệu tần số 1187.5 Hz chọn làm xung nhịp 3.1.5 Bộ lọc định dạng, phát tín hiệu 57kHz Bộ lọc định dạng: Tín hiệu từ phát ký tự song pha đưa qua lọc định dạng có hàm truyền đạt dạng cosine có tần số cắt 1187.5Hz Tụ C1=10nF, R1= 18,9 k R2 = 9,5 k Bộ phát tín hiệu 57kHz: Dữ liệu RDS điều chế với tín hiệu FM cần tín hiệu dao động clock Tần số sóng mang RDS 57kHz với 50% chu kỳ xung, định thời dòng vi xử lý cho phép tạo tần số xung có tần số, chu kỳ xung xác để đơn giản khâu tạo định thời 3.1.6 Bộ chia 24, chia điều chế - Bộ chia 24 chia 2: Để tạo tín hiệu 2375 Hz cho phát tín hiệu song pha, tín hiệu 57 kHz đưa qua mạch chia 24 hình 3.10 Mạch chia 24 thực qua giai đoạn: chia chia Để tạo tín hiệu đồng hồ 1187,5 Hz cho đầu liệu từ nguồn phát tin nhắn, tín hiệu 2375 đưa qua mạch chia hình 3.11, (sử dụng cộng DM74LS393N) 3.1.7 Điều khiển liệu khối nguồn cho phát mã điều khiển Điều khiển liệu: Vi xử lý PIC16F877A chon để điều khiển liệu Là vi điều khiển 8-bit với 8K nhớ chương trình 256 byte EEPROM nhớ liệu đủ để sử dụng cho ứng dụng Hình 3.15 mô tả cấu trúc vi xử lý PIC16F877A 16 3.1.8 Cài đặt, thiết lập lắp ráp hoàn thiện + Bộ nhớ: Bao gồm nhớ ROM RAM cần thiết cho phần mềm điều hành mã hóa, nhớ ROM RAM thích hợp để lưu trữ liệu + Đồng hồ thời gian thực: Duy trì thời gian ngày tháng Được sử dụng để tạo nhóm loại 4A (CT) + Giao diện truyền thông nối tiếp: Theo UECP, liệu nhận đến truyền nhờ việc sử dụng giao diện truyền thông nối tiếp + Bộ điều chế liệu: Tạo tín hiệu song pha RDS theo tiêu chuẩn CENELEC EN 50067:1998 + Bộ tạo dao động 57 kHz: Tần số pha khóa đến hài bậc nguồn tham chiếu phát tần số băng gốc 19 kHz chọn + Bộ chọn tham chiếu (Reference selector) có không: Để lựa chọn nguồn tín hiệu tham chiếu 19 kHz , tối đa nguồn, để khóa tạo dao động nội 57 kHz + Khối điều khiển mức pha: Mức pha tín hiệu số xử lý điều chỉnh lệnh thích hợp 3.1.9 Nghiên cứu phần mềm phát mã điều khiển RDS Mục tiêu đặt cho phần mềm phát mã điều khiển tiến hành thiết kế chương trình điều khiển cho thiết bị Chương trình cho thiết bị bao gồm đoạn sau: + Giao tiếp với mô đun FAE-831 để lựa chọn kênh giải mã + Giao tiếp với mô đun FAE-831để đọc liệu RDS giải mã module + Giao tiếp với bàn phím nhập liệu + Giao tiếp với hình hiển thị liệu thông tin + Thực điều khiển giải thuật điều khiển + Thực lưu thông tin cài đặt trình chạy thiết bị 17 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình: Trong luận văn định sử dụng ngôn ngữ lập trình C++, Assembly để viết phần mềm Đây ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng mạnh phổ biến tính mềm dẻo đa Không ứng dụng viết C++ mà chương trình hệ thống lớn viết hầu hết C++ C++ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng phát triển tảng C, khắc phục số nhược điểm ngôn ngữ C mà quan trọng hơn, C++ cung cấp cho người sử dụng phương tiện lập trình theo kỹ thuật mới: lập trình hướng đối tượng Đây kỹ thuật lập trình sử dụng hầu hết ngôn ngữ mạnh nay, đặc biệt ngôn ngữ hoạt động môi truờng Windows Microsoft Access, Visual Basic, Visual Foxpro, … C++ có khả tương tác cao thích ứng với hệ điều hành khác 3.2 Nghiên cứu chế tạo máy thu FM có giải mã - Sơ đồ khối thiết bị giải mã điều khiển RDS mô tả hình 3.28 Hình 3.28 Sơ đồ khối thiết bị giải mã điều khiển RDS [3] Hình 3.28 mô tả khối thiết bị giải mã điều khiển RDS sau: Tín hiệu ghép kênh từ giải điều chế FM đưa vào giải mã âm đa âm Một phần tín hiệu đưa qua lọc chọn tần số 57 kHz để khôi phục sóng mang 57 kHz Tại đây, tín hiệu đồng tiếp tục qua lọc 2.4 kHz Sau phát tín hiệu 1187,5 kHz tạo xung nhịp cho giải mã vi sai 18 hoạt động, thay đổi tín hiệu khoảng thời gian bit không trở Thay vào chuyển sang cực đối diện Việc phát lỗi sai đồng khối trượt bit cách sử dụng mã PI, mã luôn giải mã sửa lỗi đồng Từ đó, tín hiệu đưa đến xử lý tín hiệu số 3.2.2 Khối giải điều chế khối lưu trữ Hình 3.29 mô tả mô đun giải mã FAE – 381 hãng Mitsumi dùng cho giải mã RDS, tích hợp giải mã dễ dàng giao tiếp với khối thông qua chuẩn giao tiếp I2C với đặc tính kĩ thuật bảng 3.6 - Mô đun FAE-381 có hai chức chính: + Chức quan trọng giải mã liệu RDS, để đảm bảo cho mô đun hoạt động ổn định Cần cung cấp nguồn ổn định, tránh để gần linh kiện gây can nhiễu cho mô đun, ảnh hưởng đến chất lượng giải mã thiết bị + Tạo tín hiệu âm đa âm đơn âm từ việc lọc giải mã FM - Khối lưu trữ thông tin: Cần bổ sung khối lưu trữ EEPROM để lưu trữ thông tin cho thiết bị bị cắt nguồn đột ngột gặp cố phát sinh Khi đó, thiết bị sau khởi động lại, thông tin tự động lưu trữ vào nhớ để người sử dụng không công cài đặt lại 3.2.3 Khối điều khiển hiển thị khối kết nối ngoại vi, đèn báo - Khối điều khiển hiển thị: Được mô tả hình 3.30 tùy theo mục đích sử dụng, khối điều khiển hiển thị thông tin hoạt động thiết bị hiển thị thông tin để người sử dụng cài đặt Khối điều khiển hiển thị sử dụng cặp led vi điều khiển Trong trình lập trình thiết bị, người lập trình cài đặt, lưu vào nhớ mã hiển thị sau vi điều khiển hiển thị thông số lên led 3.2.4 Khối khuếch đại âm thanh, phím bấm khối nguồn Hình 3.33 tín hiệu âm đa âm từ đầu vào L+R qua RV1, RV2 tụ C1, C2 tụ C1 C2 có tác dụng cho tín hiệu xoay chiều qua chặn tín hiệu chiều lại Sau tín hiệu đưa đến chân chân khuếch đại thuật toán Sau tín hiệu 19 TDA2822 khuếch đại đưa tín hiệu đường C3 C4 đưa loa Như thiết bị sử dụng IC TDA2822 gồm hai khối khuếch đại thuật toán độc lập khuếch đại tín hiệu đưa loa với công suất phù hợp Máy thu FM có giải mã sử dụng mạch khuếch đại âm IC TDA2822 ưu điểm lớn mạch thiết kế nhỏ gọn công suất đạt yêu cầu - Khối phím bấm: Khối phím bấm gồm phím tăng, giảm, chọn, thoát để cài đặt thông số cho thu Tùy thuộc vào người sử dụng cần cài đặt thông số cần thiết Tuy nhiên, thiết bị sử dụng thời gian dài bảo trì bảo dưỡng, khu nguồn điện chập chờn, mưa gió thiết bị ảnh hưởng nhiều cần phải cài đặt lại thông số thủ công Vậy khối phím bấm thiếu cho thu FM giải cho việc cài đặt lại thông số mà người sử dụng mong muốn Mạch nguồn gồm biến áp cách ly có công dụng vừa tạo tính cách ly mạch điện nguồn điện AC, giữ an toàn cho mạch điện Dùng cầu nắn ốt để chuyển đổi điện áp xoay chiều AC sang điện áp chiều Tụ C51 dùng tụ hóa lớn làm kho chứa điện có công dụng giảm độ gợn sóng biên độ điện áp, nâng cao mức biên độ điện áp DC ngõ lên gần biên độ cực đại Ngoài làm kho chứa điện ổn định điều kiện cho tải Để có mức điện áp DC 5V có độ ổn định tốt, mạch dùng IC ổn áp chân 7805 Với loại IC ổn áp tích cực, để tránh mạch điện IC không phát sinh tượng dao động tự kích, ngõ dùng thêm tụ hóa C53 làm tụ lọc, dùng tụ lọc nhỏ C53 để lọc bỏ tín hiệu nhiễu tần cao nhiễm vào đường nguồn Đèn led52 báo nguồn cho đầu 5V, có mạch ổn áp LM7805 điện áp cung cấp nguồn cho giải mã hoạt động ổn định 3.2.4 Khối vi điều khiển trung tâm Ở sử dụng vi điều khiển có 128 byte RAM, 4K byte ROM chip, hai định thời, cổng nối tiếp cổng (độ rộng bit) vào – tất đặt chip 8051 xử lý bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành dự liệu bit để xử lý 8051 trở lên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến thể 8051 Điều dẫn đến đời nhiều phiên 8051 với tốc độ khác dung lượng ROM chip khác Mặc dù có nhiều biến thể khác 8051 tốc độ dung 20 lượng nhớ ROM chip, tất chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Viết chương trình cho phiên 8051 chạy với phiên khác mà không phân biệt sản xuất từ hãng - Kiến trúc bên 8051 bao gồm khối chức sau: + CPU (Central Processing Unit): đơn vị điều khiển trung tâm + Bộ nhớ chương trình ROM bao gồm Kbyte + Bộ nhớ liệu RAM bao gồm 128 byte + Bốn cổng xuất nhập + Hai định thời/bộ đếm 16 bit thực chức định thời đếm + Bộ giao diện nối tiếp (cổng nối tiếp) + Khối điều khiển ngắt với hai nguồn ngắt + Bộ chia tần số Chip AT89C51 có hai chế độ lựa chọn tiết kiệm điện phần mềm, chế độ không hoạt động tắt CPU số phận hoạt động ATC89C51 có 40 chân cụ thể hình vẽ 3.38 - Hình 3.40 Khối giải mã điều khiển 21 Sau kiểm tra, rà soát chuẩn thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế nguồn, khả chống nhiễu, khả hoạt động thiết bị thấy thiết kế đủ khả để triển khai thử nghiệm Tôi tiến hành thử nghiệm chế tạo lắp ráp thiết bị theo linh kiện chọn thiết kế đặt, sau tiến hành chế tạo lắp đặt thiết bị có sản phẩm sau: Hình 3.41 Hình ảnh chụp từ phía thiết bị 3.3 Thử nghiệm thiết bị Trong phần ta vào kiểm thử phần tính sản phẩm đến kiểm toàn hệ thống Cụ thể theo sau: + Kiểm thử phần mềm + Kiểm thử phần cứng thiết bị + Kiểm thử phần cứng thiết bị toàn hệ thống 3.3.1 Kiểm thử phần mềm thiết bị Ở đây, lắp ráp xong phần cứng mã hóa thu giải mã tất sản phẩm qua khâu kiểm thử chặt chẽ đưa qua khâu hoàn thiện Kiểm thử phần mềm (kiểm tra, thử nghiệm) kiểm tra tiến hành để cung cấp cho bên liên quan thông tin chất lượng sản phẩm dịch vụ kiểm thử Kiểm thử cách nhìn độc lập phần mềm để từ cho phép đánh giá thấu hiểu rủi ro trình triển khai phần mềm 22 Trong kỹ thuật kiểm thử không giới hạn việc thực chương trình ứng dụng với mục đích tìm lỗi phần mềm (bao gồm lỗi thiếu sót) mà trình phê chuẩn xác minh chương trình nạp phần mềm cho sản phẩm nhằm: + Đáp ứng yêu cầu hướng dẫn thiết kế phát triển phần mềm + Thực công việc kỳ vọng + Có thể triển khai với đặc tính tương tự + Và đáp ứng nhu cầu yêu cầu kỹ thuật 3.3.2 Kiểm thử phần cứng thiết bị - Để tiến hành thử nghiệm phần cứng sản phẩm ta thử nghiệm theo bước cụ thể sau: Bước 1: Thử nghiệm phát mã điều khiển cho thiết bị phía thu dùng công nghệ RDS truyền tín hiệu số sóng phát FM Cụ thể tiến hành lắp đặt thử nghiệm cho tín hiệu vào phát mã điều khiển lắp đặt phía thu vài cụm loa để thu thử khoảng cách gần điều khiển tắt mở từ phía phát Bước 2: Trong trình thử nghiệm phát mã điều khiển phía thu khoảng cách gần thời gian dài ta thấy phần nguồn ổn định đạt đủ công suất để nuôi mạch Thiết bị phát thu linh kiện không sinh nhiệt cao thời gian dài Bước 3: Tiến hành kiểm thử khuếch đại âm máy thu FM có giải mã đưa tín hiệu âm vào khuếch đại sau dùng thiết bị đo kết thu cụ thể hình vẽ 3.42 Bước 4: Kết luận sau thử nghiệm sản phẩm có khả hoạt động tốt, thời gian dài liên tục đáp ứng yêu cầu cần thiết kế 3.3.3 Kiểm thử phần cứng toàn hệ thống Kiểm thử công suất hệ thống máy phát thực tế mô tả hình 3.1 23 Hình 3.45 Sơ đồ kết nối hệ thống máy phát FM có mã hóa với máy đo thực tế Tiến hành phát thử nghiệm tần số 77 MHz, máy phát FM 500W Khi ghép kết nối khối với từ khối phát tín hiệu âm đưa tín hiệu qua khối mã hóa hệ thống Từ khối mã hóa sau tín hiệu xử lý mã hóa chèn mã điều khiển tín hiệu đưa qua khối điều chế đưa đến máy phát Tín hiệu từ máy phát qua đồng hồ đo ăng ten phát Đồng hồ đo thực tế công suất phát thấy hệ thống hoạt động ổn định Đã kiểm tra đồng hồ đo công suất loại chuyên dụng RF cho thấy máy phát tỷ lệ sóng phản xạ không KẾT LUẬN CHƢƠNG Việc thiết kế chế tạo phát mã điều khiển máy thu FM có giải mã cấu tạo từ linh kiện phổ biến thị trường từ TEXT LCD đến PIC16f877A, khối nguồn trình bày chương Quá trình kiểm thử phần cứng, phần mềm thiết bị toàn hệ thống thấy hoạt động ổn định Qua thấy ưu điểm công nghệ điều khiển từ xa RDS tích hợp hệ thống phát FM mang lại Tín hiệu điều khiển tắt/mở, tần số, khóa truyền liên tục sóng, thời gian đáp ứng điều khiển từ xa nhanh Tần số hoạt động, trạng thái khóa hệ thống loa không dây điều khiển từ xa, tín hiệu điều khiển từ xa truyền mã kiểm tra CRC, đảm bảo độ xác gần tuyệt đối không gây can nhiễu sang tín hiệu âm tần 24 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu công nghệ RDS chế tạo thiết bị Công nghệ điều khiển từ xa kỹ thuật số cho phép dễ dàng quản lý hoạt động hệ thống máy phát từ phòng máy phát truyền hình nước Đã trình bày, phân tích đặc điểm tổng quan công nghệ ứng dụng RDS Đặc biệt đánh giá kết đo thực tế đạt tiêu chuẩn tần số, công suất độ ổn định hệ thống Nội dung luận văn trình bày cụ thể phương pháp chế tạo thiết bị điều khiển dựa công nghệ RDS bao gồm thiết bị phát thiết bị giải mã Hệ thống triển khai đo kiểm thực tế Các kết đo kiểm đảm bảo theo tiêu chuẩn công nghệ RDS ... cứu chế tạo phát mã điều khiển Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển đài trạm phát kết nối với hệ thống máy phát FM mô tả hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị tích hợp kênh điều khiển song phát. .. vào nghiên cứu ứng dụng thực tế để thực chế tạo phát mã điều khiển máy thu FM có giải mã 13 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ THIẾT BỊ TÍCH HỢP KÊNH ĐIỀU KHIỂN Chương trình bày trình chế tạo thiết. .. hướng 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 văn tốt nghiệp Thạc sĩ 2 Tổng quan vấn đề nghiên