电子信息工程 毕业设计（论文）微波信道的调配及适配电路设计.doc

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文) 作 者： 学 号： 系 部： 通信工程学院 专 业： 电子信息工程 题 目： 微波信道的调配及适配电路设计 指导者： 评阅者： 2009 年 6 月 南 京Design the Mixing And AdaptiveCircuit Of Microwave ChannelA Dissertation Submitted toNanjing Institute of TechnologyFor the Academic Degree of Bachelor of ScienceBySupervised byLecture， College of Communication EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune 2009摘 要 本论文介绍了一种以Max232芯片为基础的电平转换电路，以实现与计算机的RS-232C完全电平兼容和与微波调制器完全电平兼容。该电路在发送端是以Max232芯片为基础把EIA-RS-232C电平转换成TTL电平，在利用LM324芯片进行电平比较输出525v的电平到微波调制进行发射的，在接收端先把接收到的毫伏级的TTL电平再次利用LM324芯片进行比较放大，然后通过Max232芯片把TTL电平转换成EIA-RS-232C电平。关键词：电平转换；RS-232C；Max232；LM324；EIA-RS-232C电平；TTL电平AbstractThis paper introduced a Max232 chip-based level-shifting circuit in order to achieve with the computer's RS-232C level fully compatible with microwave and full-Level modulator compatible. The circuit is based on the sending end in the Max232 chip based on the EIA-RS-232C level into TTL-level, in the use of LM324 chip-level comparison of the 5 25v output level to launch the microwave modulation in the receiving end mV received first-class level of the TTL chips to compare the use of LM324 to enlarge, and then through the Max232 chip to convert the TTL level EIA-RS-232C level.Key words: conversion level; RS-232C; Max232; LM324; EIA-RS-232C level; TTL-level目录第一章绪论11.1 引言11.2 微波通信21.2.1 微波通信的缺点41.3 串口通信51.4 RS232 通信协议61.4.1 DTE和DCE61.4.2 连接器和电缆71.4.3 电气特性81.4.4 RS232的接口信号81.4.5 RS232与TTL转换111.5 工作内容111.6论文结构11第2章 MAX232芯片112.1 max232资料简介112.1.1 特点132.1.2 引脚排列132.1.3 逻辑符号132.1.5 工作温度132.1.6 推荐的工作条件142.1.7 电特性14第3章 LM324芯片143.1 LM324资料简介143.3 LM324集成运放电路的主要技术数据和特点163.4 LM324的相关应用电路17第四章 系统设计184.1 硬件设计194.2 硬件连接电路图194.2.1 发送原理图194.2.2 发送原理204.2.3 接收电路原理图204.24 接收原理21本章小结21第5章硬件调试215.1 调试21本章小结22第六章结论与展望23致谢24参考文献25附录A 发送程序26附录B 接收程序27附录C MAX232内部电路结构以及管脚分布29附录D 人类通信发展史29第一章绪论1.1 引言1.1.1 通信的定义通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越 来越高在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用通信的分类1. 按传输媒质分类有线通信:是指传输媒质为导线、电缆、光缆、波导、纳米材料等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着(明线通信、电缆通信、光缆通信)无线通信:是指传输媒质看不见、摸不着(如电磁波)的一种通信形式(微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信)2. 按信道中传输的信号分类模拟信号：凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消息相对应的，模拟信号有时也称连续信号， 这个连续是指信号的某一参量可以连续变化数字信号：凡信号的某一参量只能取有限个数值，并且常常不直接与消息相对应的，也称离散信号3. 按工作频段分类长波通信中波通信短波通信微波通信4. 按调制方式分类基带传输：是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输的通信方式频带传输：是指信号经过调制后再送到信道中传输，接收端有相应解调措施的通信方式5.按按通信双方的分工及数据传输方向分类对于点对点之间的通信，按消息传送的方向，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信工作方式。单工通信的例子很多，如广播、遥控、无线寻呼等。这里，信号（消息）只从广播发射台、遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和 BP 机上。所谓半双工通信方式，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。对讲机、收发报机等都是这种通信方式。所谓全双工通信，是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。在这种方式下，双方都可同时进行收发消息。很明显，全双工通信的信道必须是双向信道。生活中全双工通信的例子非常多，如普通电话、手机等。1.2 微波通信微波通信（Microwave Communication），是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波微波进行的通信。微波通信不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段,K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高,波长又很短,其在空中的传播特性与光波相近,也就是直线前进,遇到阻挡就被反射或被阻断,因此微波通信的主要方式是视距通信,超过视距以后需要中继转发。一般说来,由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。这种通信方式,也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束,送至远方,一般都采用抛物面天线,其聚焦作用可大大增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰,我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作,也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用设备有模拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信,可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用设备以30路电话按时分复用原理组成一次群,进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路,并经过数字调制器调制于发射机上,在接收端经数字解调器还原成多路电话。最新的微波通信设备,其数字系列标准与光纤通信的同步数字系列(SDH)完全一致,称为SDH微波。这种新的微波设备在一条电路上,八个束波可以同时传送三万多路数字电话电路(2.4Gbit/s)。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送,如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能,对水灾、风灾以及地震等自然灾害,微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送,易受干扰,在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向,因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性,在电波波束方向上,不能有高楼阻挡,因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划,使之不受高楼的阻隔而影响通信。近年来我国开发成功点对多点微波通信系统，其中心站采用全向天线向四周发射，在周围50公里以内，可以有多个点放置用户站，从用户站再分出多路电话分别接至各用户使用。其总体容量有100线、500线和1000线等不同容量的设备，每个用户站可以分配 十几或数十个电话用户，在必要时还可通过中继站延伸至数百公里外的用户使用。这种点对多点微波通信系统对于城市郊区、县城至农村村镇或沿海岛屿的用户、对分散的居民点也十分合用，较为经济。 微波通信还有“对流层散射通信”、“流星余迹通信”等，是利用高层大气的不均匀性或流星的余迹对电波的散射作用而达到超过视距的通信，这些系统，在我国应用较少。1.2.1 微波通信的缺点由于微波的频率极高，波长又很短，共在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。 一般说来，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及采色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。1.3 串口通信串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0127（7位）。扩展的ASCII码是0255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/ 停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。1.4 RS232 通信协议RS232协议作为一种传统的串口协议比USB协议要简单的多。RS一323标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发并于1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0一200O0b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS一232兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，在微机通信接口中广泛采用。1.4.1 DTE和DCERS232规则不允许计算机之间直接交流。该规则定义由DTE向DCE进行对话。DTE一般指使用终端仿真软件作为终端的终端设备或PC机。DCE一般指通过电话线进行通信的调制解调器。几乎在所有的情况下，PC机上的串口被配置程DTE，而所有的Modem的串口被配置成DCE。大多数的其他外设是DCE的，但是也有例外，包括很多串行打印机。在有必要的时候，一个简单的适配器就能把一种类型的接口转换为另一种接口。 图1.4.1 常用的9针RS一232连接 1.4.2 连接器和电缆由于RS-232并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB一巧和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同，标准RS-232连接中使用的接口从25针减少到9针，更利于控制。图1.2是台式机上经常见到的DB-9的连接器。DB-9有9条RS-232线，可分成三部分:数据线(TD、RD)、控制线(RTS、CTS、DSR、CD、DTR、Rl)、地信号线(SG)。RS-232电缆在电线的数量和绝缘线的数量和类型上都有所变化。对十长连接来说，将电缆长度保持在限制以内是很重要的。RS-232标准规定，在通信速率低于20kb/S时，RS-232所直接连接的最大物理距离为15m(50英尺)。若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺)。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。1.4.3 电气特性RS一232对电器特性、逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。在TxD和RxD上: 逻辑l(MARK)=-3V-15 V逻辑0(SPACE)=+3+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:信号有效(接通，0N状态，正电压)=+3V+l5V信号无效(断开，OFF状态，负电压)=-3V-15V以上规定说明了RS一323标准对逻辑电平的定义。对于数据(信息码)，逻“1”(传号)的电平低于一3V;逻辑“O”(空号)的电平高于+3V。对于控制信号，接通状态(0N)即信号有效的电平高于+3V;断开状态(OFF)即信号无效的电平低于一3V。当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于一3一+3V之间的电压无意义，低于一15V或高于+15V的电压也认为无意义。因此，实际工作时，应保证电平在士(3一15)V之间。1.4.4 RS232的接口信号RS一232规范标准接口有25条线，4条数据线、n条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9条，它们是:(l)联络控制信号线:数据装置准备好(DataSetready一DSR)有效时(ON)状态，表明MODEM处于可以使用的状态。数据终端准备好(DataSetready一DTR)有效时(0N)状态，表明数据终端可以使用。 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送(Requesttosend一RTS)用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效(0N状态)，向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送(CleartoSend一CTS)用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。RTS和CTS线基本上用于实现硬件握手，和RS一232线相连的设备通过握手表明输入缓冲区是否满。例如，计算机接收调制解调器中的数据时，可能不再从内部缓冲区中读取RS一232数据了。更多的数据流入时，缓冲区会继续接数据并进行中断，这可能使缓冲区溢出。计算机通过撤消RTS线来提醒调制解调器。缓冲区空了，计算机再次起用RTS线告诉调制解调器，计算机已经准备好接收更多的数据。接收线信号检出(ReCeivedLinedeteetion一RLSD)用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端(远地)的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字量数据后，沿接收数据线尺xD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Dataearrierdeeteetion一DCD)线。振铃指示(Ringing一Rl)当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效(ON状态)，通知终端，已被呼叫。上述控制信号线何时有效何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效(ON)状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(0N)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。图1.2.4通过RS232传输一个字(2)数据发送与接收线:发送数据(Transmitteddata一TxD)一一通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE一DCE)。接收数据(Reeeiveddata一RxD)通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行 数据，(DCE一DTE)。DTE和DCE设备间的数据传输是通过两条RS一232通信线(RD线和TD线)进行的。TD线处理PC机(DTE设备)传出的数据，RD线处理调制解调器或DCE设备传过来的数据。在台式系统中，TD线和RD线通过起始位和停止位组帧，以固定的速度传输异步数据。RS一232不同寻常的一点是:对于通信线，低电平(小于一3V)代表逻辑1，而高电平(大于3V)代表逻辑0。所有的RS一232控制线都与之相反。图1.2.4所示的是RS一232线中传输数据的格式。线空闲时保持高电平。起始位的接收标志着字符传输的开始。起始位通常是低电平，以当前的波特率发出。起始位后是8个(有时少于8个)数据位，从最低位开始。最后发出一个或多个高电平的停止位。(3)信号地线SG信号地线。因为通过RS一232连接的计算机物理上相隔很远，各自的参考地信号经常是不同的。共用一个普通的地信号线可以确保输入数据和控制线有着同样的参考电压。1.4.5 RS232与TTL转换RS一232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS一232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换，SPZ13ECA、MAX213、ADM213等芯片可完成TTL一EIA双向电平转换。1.5 工作内容本论文所做的工作是：了解RS232C串口的结构；分析和介绍电平转换芯片MAX232。设计微波信道的调配及适配电路。工作内容具体有如下四个方面：第一 分析和介绍MAX232芯片结构。第二 分析和介绍LM324芯片结构。第三 在分析MAX232芯片结构和LM324芯片结构的基础上，结合电路要求，设计出电平转换电路。第四 对已设计的电路进行反复调试从而达到最佳发射和接收的要求。1.6论文结构本文的结构如下：在第二章中开始介绍MAX232芯片结构，功能，管脚特性等。在第三章中开始介绍LM324芯片结构，功能，管脚特性等。在第四章中阐述设计初想以及设计框架。在第五章中阐述调试电路经过。第六章总结整个论文工作，对下一步工作提出建议。第2章 MAX232芯片2.1 max232资料简介Max232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。 该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换TIA/EIA-232-F电平。满足或超过TIA/EIA-232-F 规范要求，符合ITU v.28标准 电池供电系统 单5-V电源供电和4个1.0uF充电泵电容 计算机外设 包含2个驱动器和2个接收器 Modems 低工作电流典型值为8mA 手持设备 2000-V ESD保护 计算机 有工业级和商业级的型号选择。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5V TTL/CMOS电平。这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM元件库中得到标准单元。MAX232的工作温度范围为0至70，MAX232I的工作温度范围为-40至85。max232引脚接线图如下：图2.1 max232引脚接线图2.1.1 特点* 单5V电源工作* LinBiCMOS* TM工艺技术* 两个驱动器及两个接收器* ±30V输入电平* 低电源电流：典型值是8mA* 符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28* 可与Maxim公司的MAX232互换* ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V2.1.2 引脚排列DW或N封装（顶视）2.1.3 逻辑符号* 这里的符号与ANSI/IEEE标准91-1984及IEC公告617-12一致。2.1.4应用范围* EIA/TIA-232-E* 电池供电系统* 终端* 调制解调器 * 计算机2.1.5 工作温度在（自然通风）范围内的极限参数如下：（除非另有说明）输入电源电压范围，Vcc（见注释1） -0.3V至6V正输出电源电压范围，VS+ Vcc-0.3V至15V负输出电源电压范围，VS - 0.3V至-15V输入电压范围，VI：驱动器 - 0.3V至Vcc+0.3V接收器 ±30V输出电压范围，VO：T1OUT，T2OUT VS0.3V至VS+0.3VR1OUT，R2OUT -0.3V至Vcc+0.3V短路持续时间：T1OUT，T2OUT 未限制工作温度（自然通风）范围，TA：MAX232 0至70MAX232I -40至85存储温度范围，Tstg -65至150引线温度，离外壳1.6mm(1/16英寸)，10秒 260+ 强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。这些仅仅是极限参数，并不意味着在极限参数条件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效地工作。延长在极限参数条件下的工作时间会影响器件的可靠性。注释1：所有的电压值均相对于网络的地端点。2.1.6 推荐的工作条件最小 典型 最大 单位电源电压，Vcc 4.5 5 5.5 V高电平输入电压，VIH（T1IN，T2IN） 2 V低电平输入电压，VIL（T1IN，T2IN） 0.8 V接收器输入电压，R1IN，R2IN ±30 V工作温度（自然通风），TA 0 70 2.1.7 电特性在推荐的电源电压及工作温度（自然通风）范围下的电特性（除非另有说明）所有典型值均在Vcc=5V，TA=25时得到。* 代数约定，例如最小正数（最大负数）均指定为极小值，在本表中仅用于逻辑电平。 * 一次不多于一个输出端被短路。第3章 LM324芯片3.1 LM324资料简介LM 324 引脚排列如图4 所示。L 324 集成电路是双列直插塑料封装, 外部引脚 14 引脚, LM 324 集成电路内部由四组独立的放大器组成, 集成块可单电源供电, 也可双电源供电。 图3.1 3.2 LM324典型原理图 (如图 3.2)LM324系列采用两个内部补偿、二级运算放大器。每个运放的第一级由带输入缓冲晶体管Q21和Q17的差动输入器件20和Q18，以及差动到单端转换器Q3和Q4。第一级不仅完成第一级增益的功能，而且要完成电平移动和减小跨导的功能。由于跨导的减小，仅需使用一个较小的补偿电容（仅0.5Pf），从而就可以减小芯片尺寸。跨导的减小可由将Q20和Q18的集电级分离而实现。该输入级的另一特征是，在单电源工作模式下，输入共模范围包含负输入和地，无论是输入器件或者差动到单端变换器都不会饱和。第二级含标准电流源负载放大器级。每个放大器都由内部电压稳压器提供偏置。稳压器的温度系数低，因此，每个放大器就拥有想好的温度特性以及优异的电源抑制。 图3.2 3.3 LM324集成运放电路的主要技术数据和特点LM 324 系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比, 它们有一些显著有点。该四放大器可以工作在低到 3. 0V 或者高到 32V 的电源下, 静态电流大致为M C 1741 的静态电流的五分之一 (对每一个放大器而言)。共模输入如范围包括负电源, 因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。输出电压范围页包含负电源电压。 LM 324 具有以下特点:·短路输出保护 ·真差动输入级 ·单电源工作: 3. 0V 至 32V·低输入偏置电流: 最大 100 纳安 (LM 324A)·每一封装四个运算放大器·内部补偿·共模范围扩展到负电源·行业标准引脚输出·在输入端的静电放电箝位增加可靠性而不影响器件的工作3.4 LM324的相关应用电路图3.4.1电压参考 图3.4.2维思电桥振荡器 图3.4.3 高阻抗差动放大器 图3.4.4 滞后比较器 图3.4.5双四级滤波器本章小结：在这部份电路中我们就要用到图3.4.1的相似用法，使电路中更容易获得高低电平。在充分理解LM324芯片的各种功能和管脚接法等后，再利用LM324对信号进行比较，从而获得想要产生的波形。第四章 系统设计通过对芯片的了解以后 ，就进入了微波信道的调配及适配电路的实际设计阶段。系统主要是为硬件设计。设备硬件设计包含如4.1图所示的几个过程。 硬件电路测试制作电路板绘制原理图理图绘制PCB图图44.1 硬件设计这部分硬件是基于微波传输的计算机通信系统中的一部分，这个通信系统如图4.1所示，硬件要完成的部分是发送部分电路和接收部分电路。微波发射 机接收部分电 路微 波 接收 机发送部分电 路 PC机 PC机RS232 微波信道 RS232接口 接口 图4.1由于RS一232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。所以，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS一232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。在知道这一点基础上，就知道了硬件的主要任务在发送部分电路中就需要把从RS232接口出来的信号转换成TTL电平的信号，在接收部分电路中就需要再次把TTL电平转换成RS232所需的的信号电平。4.2 硬件连接电路图4.2.1 发送原理图发送部分电路的硬件连接电路如图4.2.1所示。由于芯片MAX232芯片能够把从RS232接口出来的信号转换成TTL电平和把TTL电平转换成RS232所需的的信号电平的专用芯片，芯片内部功能完善，因此它的外接电路比较简单。 图4.2.14.2.2 发送原理计算机输出波特率为1200b/s的±10V电平信号，由PC机的RS232接口输出到MAX232芯片上，MAX232芯片工作在5V外部电源，信号经过max232芯片及外围转换电路后变为TTL电平，送入LM324的3脚，LM324芯片工作在外部的10V电源，而LM324的比较电压由2脚输入，由10V外部电源分压后使其恒定为2.5V。其中D2为6.2V稳压管，最后输出为5.5V和10V的电平信号，适合微波信道的传输。对应关系为(-10V10V;10V5.5V)。4.2.3 接收电路原理图4.24 接收原理从微波信道接受的信号为（0200mV）电平，输入LM324的3脚，此时LM324外部工作电源为5V，2脚为比较电压，其值定为100mV左右，视输入信号大小由电位器可调其值。LM324的1脚输出为TTL电平，输入MAX232的TTL输入端，此芯片工作电压也为5V，输入信号经芯片内外部电路转换后变为±10V电平，送入RS232接口，最终信号由计算机处理。本章小结该章中我们详细的介绍发送部分和接收部分的原理图，要从原理入手真正掌握其工作原理，做到能够熟悉硬件按电路的每个部件的功能，真正做到能够举一反三的功效。第5章硬件调试5.1 调试按照原理图上各个部分将电路连接在一起。1)全部连线接好以后，仔细检查一遍。电源线与地线在内的所有线是否有漏接线和错接线，是否有两个以上输出端错误地连接在一起等等。2)使用万用表的“欧姆×1”档，测量直流输入端，实验电路电源端与地线之间的电阻值，排除电源与地线的开路与短路现象。3)用万用表测量直流稳压电源输出电压是否为需要值。4)当电源输出电压正常时，上电后自动连接到系统中。5)检查各电路是否均已经加上电源。可靠的检查方法是用万用表测试棒直接测量集成块电源端和地线两脚之间的电压。这种方法可以检查出因底板、集成块引脚等原因造成的故障。当上述步骤都完成，若无任何不良现象出现，则硬件调试基本完成。 本章小结由于系统的传输是利用无线微波，在调试过程中有一定的困难，需要一个环节一个环节的进行测试，在保证了前一个环节的基础上，在下一个测试点保证前面都是正确的，这样才能更有效、快速完成调试过程。在通过反复