调制解调芯片 MSM7512 BRS 的应用第二炮兵工程学院 (西安 710025)张毅刘光斌李忠义季久峰摘要文章介绍了利用新型单片 FS K 调制解调芯片 M SM7512B RS 设计的调解解调器及其接口电路 ,应用于有线 、无线远距离数据通信中 ,取得了很好的效果 。关键词FS K 调制解调电平转换随着数字通信技术的发展 ,在有线 、无线通信等领域都需要调制解调器 ,以提高信号的传输距离及 可靠性 。本文介绍了 O KI 半导体公司最新设计制 造的可编程异步频移键控 ( FS K) 调制解调芯 片 M SM7512B RS 。它具有体积小 、功耗低 、温度适应范围广 、外围元件少 、有较宽的电压工作范围等特 点 ,使用和调试也很方便 。表 1引脚功能脚号符号功能说明接 + 3V 至 + 5V 电源接收电路模拟接收端 发送电路模拟发送端外部模拟信号输入端 。信号经输出放大器 由 AO 输出 ,不用则悬空接地端123VDDA I AO4EA I5GNDMSM7512 BRS 介绍1X1 和 X2 接 3 . 58M Hz 晶振共鸣器 。当用3 . 579545M Hz 外部时钟时 , 可用 100p F 的 交流耦合电容接 X2 (不是 X1)1 . 1MSM7512 BRS 的基本特征(1) M SM7512B RS 符合 I TU2T V . 23 规则 ,半 双工工作方式 ,1 200 波特率 。(2) 具有 75 波特率的反向传输信道 。(3) 单 + 3V 至 + 5V 电源工作范围 。(4 ) 低 功 耗 : 工 作 模 式 25 mW ( VDD = 5V ) ,9 mW ( VDD = 3V) ;节能模式 100W 。67X1X23 . 58M Hz 的时钟信号输出 ,供外用8CL K接收电路数据接收端 。当载波检测端CD无效时 ,其被置为高电平9RD 载波检测端 。输出低电平为检测到载波或应答信号 ,否则为高电平发送电路数据发送端FS K 信号和应答传输信号使能端 自检模式控制端 。正常工作时置为高电平10CD(5)(6) (7)(8)内置混合阻容回路 。内置模拟回路环自检功能 。 内置 3 . 58M Hz 晶体振荡回路 。 数字输入/ 输出接口与 T TL 电平兼容 。1112131415XDRST ES TMOD1MOD2工作方式选择控制端1 . 2引脚功能说明M SM7512B RS 为 16 脚 D IP 封装 ,其引脚排列 及功能说明如表 1 所列 。1 . 3MSM7512 BRS 部分电路介绍M SM7512B RS 主要由调制器 、解调器 、FS K 信 号和应答信号带通滤波器 、接口控制逻辑电路 、时钟 发生器 、信号发生器 、振荡器和内部阻容回路等等电路组成 。它的内部结构框图如图 1 所示 。M SM7512B RS 内部结构组成与其他的调制解 调器芯片在很多方面是相似的 ,部分电路的功能较相似 ,这里不再过多的叙述 ,只介绍一些比较特殊的 电路 。模拟输出信号电平选择端 。接高电平时 ,信号电平典型值为 - 10dBm ; 接低电平时 ,信号电平典型值为 - 4dBm16AO G图 1 MSM7512B RS 内部结构框图1 . 3 . 1 内部时钟电路X1 和 X2 之间内置了 1M 的反馈电阻 , 同时X1 和 X2 对地分别接了一个近似 10p F 的电容 , 应 用时外部只需接一个晶体振荡器即可 。如果接外部时钟信号 ,则需通过一个 100p F 的交流耦合电容接到 X2 引脚 。1 . 3 . 2 输入引脚的内部电路数字输入引脚和 VDD 之间都接了一个大约500 k到 1M 的上拉电阻 ,这样在节能模式 ,电流 的损耗可以被减少 。所有的输入引脚均通过二极管同 VDD 相连 , 这样无电源供电时就可以使所有的输入引脚同 GND 构成通路 。如果不这样 , 在集成 电路没有供电而外部又有干扰电压施加在输入引脚 的情况下 ,不必要的电流将通过这些输入引脚流入集成芯片 ,有可能损坏芯片 。1 . 3 . 3 内部阻容回路M SM7512B RS 中的阻容回路可以阻止发送信 号进行输入回路 。它的工作原理是 : 假如发送信号 在 AO 引脚的电压为 VAO ,并且传输线周围的阻抗是理想的 , 那么发送信号在 A I 引脚的电压就变为 VAO/ 2 。它可通过线路 1 和 2 进入输入引脚 ,它们 在输入放大器输出端的电压就分别变为 - VAO 和 VAO ,这样两条线路的整个电压值就为零 , 发送信 号就等于没有进入输入回路 。电路原理图如图 2 所示 。1 . 4MSM7512 BRS 的工作方式M SM7512B RS 由 MOD1 和 MOD2 来选择四种 工作方式 。具体的工作方式如表 2 所列 。表 2MSM7512 BRS 的工作方式工作方式MOD2MOD11 200bit / s 信号发送方式 (方式一)001 200bit / s 信号接收和 75bit / s 反向信道发送方式 (方式二)01模拟回路环自检方式 (方式三)1011节能工作方式 (方式四)方式一为单工工作方式 。当 XD = 1 时 ,AO 端口的发送信号频率为 1 300 Hz ,当 XD = 0 时 ,AO 端 口的发送信号频率为 2 100 Hz 。接收电路模拟输入端 A I 和接受电路数据输出端 RD 与内部的电路断开 。方式二为全双工工作方式 。接收 1 200bit / s 速 率信号的同时也以 75bit / s 的速率发送应答信号 。 反向通道发送应答信号时的信号频率当 XD = 1 时 为 390 Hz ,当 XD = 0 时为 450 Hz 。方式三模拟回路环自检工作方式 。从 XD 端输 入的数字信号 ,经过芯片中的调制电路 、发送带通滤波器和解调电路 ,由 RD 端输出数字信号 ,从而检测 芯片的内部功能是否正确 。方式四为节能工作方式 。此时芯片的最大功耗 为 100W 。MSM7512 BRS 在通信中的应用单电源的 M SM7512B RS 调制解调芯片 , 可以 通过有线或无线通信的方式进行信号传输 。在有线 传输方式中 ,可以用专用的双线网络 ,也可以通过电 话线进行传输 。2 . 1 用单片机控制并利用电话线进行信息传输M SM7512B RS 可以连接到电话线上 ,利用有线 方式进行传输 , 它与电话线的接口电路由 600600的音频变压器 、外部的输入/ 输出电压调整电 路组成 。在线上的传输信号电压和集成电路接收的 信号电压可以根据实际需要独立的设置 。电话线上 的传输信号电压与 A I 和 AO 端口电压的关系为 :2图 2 内部阻容回路数学表达式为 :ROU T E1 : V A O I N 1 =- ( R 1/ R 1) V A O = -ROU T E2 : V A O I N 2 =( 1 + R 1/ R 1) V A O / 2V A O( 1)( 2)( 3)= V A OV A O I N = - V A O + V A O = 0事实上 ,由于电话线的阻容和分离元件的分散性 ,信号不可能完全为零 。但带通滤波器能以 40dB 的幅度削弱波段外的信号成分 ,阻止了全双工通信 时错误信号进入 。另外 ,内部阻容回路使得只须在 A I 和 AO 之间加 600的电阻就可实现信号的直接驱动传输 。V A OL = V A O ( R 2/ R 1)V A I = V A IL / 2 ( R 4/ R 3)( 1)( 2)M SM7512B RS 调制解调芯片的 XD 和 RD 的电平均与 T TL 电平兼容 ,它可以与单片机的串行口 直接连接 。单片机的 I/ O 端口 P10 连 AO G ,选择模 拟输 出 的 放 大 倍 数 ; P11 、P12 分 别 连 MOD1 和电子技术2000 年第 4 期中国惠普上海分公司021 - 6467 3888(217)25图 3 MSM7512B RS 与单片机及电话线的接口电路MOD2 ,选择工作方式 ; P13 连 T ES T ,同 P11 和 P12辑兼容 。光电隔离电路可以切断前后电路电气上的直接 关系 ,消除地线阻抗和远距离电位差对计算机产生 的影响 。同时还可以避免强电击造成大面积的损 坏 。计算机系统与 Mo dem 的接口电路如图 5 所示 :一 起 控 制 芯 片 的 自 检 ; P14 连 RS , 控 制M SM7512B RS 发送或接受信号 ; P15 接CD ,确定接收的信号和应答信号是否有效 。它的具体电路如图3 所示 :如果采用专线传输的方式 ,则可直接与传输网 络相连接 ,而无须音频变压器 。2 . 2用计算机控制采用无线方式进行信号传输M SM7512B RS 在无线通信方面应用的系统框 图如图 4 所示 。图 5 接口电路计算机控制调制解调器进行信号通信 ,还必须 解决它们之间的速率匹配问题 。这可以通过程序设 计来得到解决 。利用单电源的 M SM7512B RS 可以很方便的用 于设计高效率 、高性能的网络通信解决方案 。它具 有外围元件少 , 工作电压范围宽 , 驱动能力强等特 点 ,可以将 M SM7512B RS 广泛的应用于如远程控 制系统 、远程通信系统等领域 。图 4 MSM7512B RS 在无线通信应用中的系统框图系统工作时 ,在发送一侧 ,计算机发出的数据信 号经 T TL 电平转换电路 , 将 RS2232 电平转换为 T TL 电平 ,然后经过光电隔离电路 , 将信号连接在 M SM7512B RS 的 XD 端口进行调制 ,调制出的 FS K 信号再经过无线电的音频调制级进行二级调制 、功 率放大 ,经天线发射出去 。在接收一侧 ,由天线输入 的高频信号经过放大鉴频后 ,输出的 FS K 信号进入 M SM7512B RS 的 A I 端 口 进 行 解 调 , 由 M SM7512B RS 的 RD 输出数字信号经过光电隔离 到 T TL 电平转换电路 ,将 T TL 电平转换为 RS2232 电平 ,输入计算机进行处理 。这样就可以利用低成 本的接口电路 ,实现 PC 同 PC 之间的通信 ,进行远 距离数据传输 。在用计算机使用 M SM7512B RS 进 行信号传输时 ,可以通过计算机的并行口控制调制 解调芯片 ,实现对它进行自动控制和状态测试 。在 选 择 T TL 电 平 转 换 电 路 时 , 可 以 选 用 MA X1488 E 。它为使用于恶劣环境下的四组低功耗 的线路驱动器 ,每个发送器的输出端能抗 15 kV 的 静电电荷冲击 , 它的输入与 T TL 电平和 CMO S