基于FX224的手持对讲机设计毕业设计论文.docx

毕业设计(论文)

题目名称 基于FX224的手持对讲机设计
题目类型 毕 业 设 计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 
指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 
目录
目录 I
长江大学毕业设计(论文)任务书 II
毕业设计(论文)开题报告 II
1、题目来源 II
2、研究目的和意义 II
3、阅读的主要参考文献用资料名称 II
4、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 II
5、主要研究内容需重要研究的关键问题及解决思路 II
6、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件及解决的办法 II
7、工作的主要阶段、进度与时间安排 II
8、指导老师审查意见 II
长江大学毕业设计（论文）指导教师审查意见 II
长江大学毕业设计（论文）评阅教师评语 II
毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定 II
THE DESIGN OF HAND-HOLD INTERPHONE BASED ON FX224 II
前言 2
第1章 绪 论 2
1.1 课题的背景与意义 2
1.2国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果 2
1.3对设计任务的分析与方案选择 2
1.4 预 期 结 果 2
1.5 论文的结构安排 2
第2章　主控芯片及编程环境的介绍 2
2.1 FX224简介 2
2.2 Keilc开发软件 2
2.4对讲机的基本原理 2
本章小结 2
第3章 硬件系统的设计与实现 2
3.1 对讲机模块（电台模块） 2
3.2 低通滤波与单稳态电路模块 2
3.3 同步信号生成模块 2
3.4 主控制模块(单片机最小系统) 2
3.5 本章小结 2
第4章 软件系统的设计与实现 2
4.1 分部分软件设计 2
4.1.1 主程序流程 2
4.1.2中断程序设计 2
4.1.3 密匙生成程序设计 2
4.2软件的模拟仿真 2
4.3 本章小结 2
第5章 系统的调试及实验中出现的问题 2
5.1 调试步骤 2
5.2 所遇问题及解决发案 2
5.3本章小结 2
总结 2
参考文献 2
致 谢 2
附 录 2
主程序及中断控制密匙生成程序 2

长江大学毕业设计(论文)任务书

学院（系） 电子信息学院 专业 信工 班级
学生姓名 指导教师/职称
1. 毕业设计(论文)题目：
采用FX224的手持对讲机设计
2. 毕业设计（论文）起止时间：2011年2月20日～2011年6月10 日
3．毕业设计(论文)所需资料（指导教师选定部分）
[1]《话音通信保密器件FX224的原理和及应用》。 刘达见 景新幸 周魏
[2] 张肃文、陆兆熊，《高频电子线路》，北京：高等教育出版社，2006
[3] 雷晓平，《单片机及其应用》，四川：电子科技大学出版社，2007
[4] 阎石，《数字电子技术基础》，北京：高等教育出版社，2000
[5] 杨行峻、迟惠生，《语言信号处理》，北京：电子工业出版社，2005
[6] 于海生，《微型计算机控制技术》，北京：清华大学出版社，2009
4．毕业设计(论文)应完成的主要内容
[1] FX224的性能、工作模式；
[2] FX224的加密、解密及实现过程；
[3] 系统工作原理（加密、解密）；
[4] 单片机控制方法、信号频谱的调制与解调、发射与接收。

5．毕业设计(论文)的目标及具体要求
[1] 选题背景；
[2] 方案论证；
[3] 过程论述：①系统框架设计及各单元电路的设计，包括发送电路（加密电路）、接收电路（解密电路）、伪随机码产生电路；
② 重点说明加密、解密电路的工作原理。
[4] 结果分析；
[5] 结论。

6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求
[1] 话音通信保密芯片FX224和单片机控制的相关资料；
[2] PC机一台（要求计算机内存大，速度高一些）；
[3] 上机时数60 学时

任务书批准日期 2011 年 12 月20日 教研室(系)主任(签字)
任务书下达日期 2011 年 12 月 20 日 指导教师(签字)
完成任务日期 2011 年 6 月 10 日 学生（签名）

长江大学
毕业设计(论文)开题报告

题 目 名 称 基于FX224的手持对讲机设计
题 目 类 别 毕 业 设 计
学 院（系） 电子信息学院
专 业 班 级
学 生 姓 名
指 导 教 师
辅 导 教 师
开题报告日期 2012年 3 月 24日

1、题目来源
其他
2、研究目的和意义
对讲机主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业，用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。随着对讲机进入民用市场，人们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。 　　另外还有一些特定场合使用的对讲机，如防爆对讲机、防水对讲机、警用对讲机等。车载台也可以纳入对讲机的使用范畴。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久对讲机就会象灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。
现代通信中，通信的保密性已经成为—项基本的要求。通信系统的加密技术主要分为数字加密和模拟加密两种。其中模拟加密技术因其加密的原理相对简单、加密的实现相对容易，在通信系统的话音加密方面一直得到广泛应用。对话音的模拟加密可采用固定分割频带的倒频加密方式，这种加密方式虽然简单实用，但因其频带分割点单一，因而易于被破解，无法满足对加密功能要求较高的应用场合。可变分割频带加密技术的应用，使得频带的分割点可以不断变化，加密的密钥可以程序控制，因而更加难以破解，从而可大大增强通信的安全性。本設計结合实际应用，提出通過可变分割频带话音加密芯片FX224实现频带分割点变化，从而实现话音加密的一种实用方案。
3、阅读的主要参考文献用资料名称
[1] DIXON R C．Spread spectrum system[M]．New York：Second
Edition，1984．
[2] FX224／FX214 VSB audio scrambler product information[Z]．
[3] 查光明，熊贤彭．扩频通信[M]．西安：西安电子科技大学出版
社，1999．
[4] 傅扬烈. 单片机原理与应用教程[M].北京：电子工业出版社,2002.
[5] 张毅刚，彭喜源，谭晓昀．MCS．51单片机应用设计[M]．哈尔
滨：哈尔滨工业大学出版社，1997．
[6] 田伟， 周新力， 张剑， TIAN Wei， ZHOU Xin-li， ZHANG Jian。基于单片机的滚动加密电台设计[J].山东：海军航空工程学院,电子工程系，2005
[7] 谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，1999 .
[8] Victor Zue, Ron Cole, & Wayne Ward . Speech Recognition[M]．USA：MIT Laboratory for Computer Science, Cambridge, Massachusetts，2004．
[9] Simon Haykin,Machael Moher，郑宝玉.现代无线通信[M].北京：电子工业出版社, 2006.
[10] 张肃文、陆兆熊，《高频电子线路》，北京：高等教育出版社，2006

4、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
4.1国内外现状及发展趋势
通信系统的加密技术主要分为数字加密和模拟加密两种。其中模拟加密技术因其加密的原理相对简单、加密的实现相对容易，在通信系统的话音加密方面一直得到广泛应用。对话音的模拟加密可采用固定分割频带的倒频加密方式，目前国内对讲机大多采用这种方式。这种加密方式虽然简单实用，但因其频带分割点单一，因而易于被破解，无法满足对加密功能要求较高的应用场合。可变分割频带加密技术的应用，使得频带的分割点可以不断变化，加密的密钥可以程序控制，因而更加难以破解，从而可大大增强通信的安全性。国外电台则大多使用这一方式进行信号的加密。
4.2研究的主攻方向
本设计正是利用FX224芯片，通过单片机控制完成语音信号的跳频加密。
5、主要研究内容需重要研究的关键问题及解决思路
5.1主要研究内容
1.分析FX224的加密与解密原理；
2.分析所采用的加密算法；
3.分析对讲机通信间的的同步。
5.2需重要研究的关键问题
本课题研究的主要关键在于构建FX224的加密算法，以及解决加密过程中两对讲机之间的同步。
5.3解决思路
系统开机时，单片机经P0．5口发送控制电平”1”至信号发生器，启动信号发生器，产生280Hz的正弦信号，经过发送话音输出口送往电台，该信号能够通过电台的音频通路。对方电台接收到同步信号时，经过低通滤波器(通带上、下限频率为295Hz和255Hz)，验证接收到的信号是否为同步信号。由于语音信号主要集中在300～3400Hz，FX224接收话音通路通带上、下限频率分别为2700Hz和400Hz，发送话音通路通带上、下限频率分别为3400Hz和300Hz，因此同步信号和语音信号可以被分离。没有发射同步信号时，由于存在单频干扰(含人为跟踪干扰，或系统内其他电台的干扰)，这种单频落在同步信号频隙内，就有可能被认为是接收到同步信号，形成虚警；同时，在有同步信号时，由于干扰抵消了有用信号，也可能引起同步信号的漏检或失误。1。信号发生器输出信号频率的选择还避免了工业电(50Hz)的周期性同步脉冲影响。
6、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件及解决的办法
计算机一台、keil与protues软件
7、工作的主要阶段、进度与时间安排
12月15日—3月10日 拟划毕业设计的整体方案并完成开题报告
3月13日—4月10日 查找相关资料并做好记录
4月11日—4月20日 翻译相关英文文献翻译
4月11日—5月10日 按照设计方案进行设计调试并接受中期检查
5月11日—6月5日 检查、修改错误并优化设计
6月6日—6月13日 总结结果，撰写毕业论文，论文答辩

8、指导老师审查意见

长江大学毕业设计（论文）指导教师审查意见
学生姓名

专业班级

毕业论文
(设计)题目

指导教师

职 称

评审日期

评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。
评审意见：

指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_______分
长江大学毕业设计（论文）评阅教师评语
学生姓名

专业班级

毕业论文
(设计)题目

评阅教师

职 称

评阅日期

评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。
评语：

评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_______分
毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定
学生姓名

专业班级

毕业论文
(设计)题目

答辩时间
年 月 日 ～ 时
答辩地点

一、答辩小组组成
答辩小组组长：
成 员：

二、答辩记录摘要
答辩小组提问（分条摘要列举）
学生回答情况评判

三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_______分

毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)
等级(五级制)：_______

答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日
院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章)

XIII

基于FX224的手持对讲机设计

学 生： 电子信息学院

指导教师： 电子信息学院

[摘 要]：本文提出基于89C51系列单片机和FX224语音加密芯片，进行手持对讲机语音信号滚动加密的设计方案。主要介绍加密，解密原理以及密钥的生成方式，并根据实际情况提出了合理的同步方案，有效地解决了对讲机在加密通话时的同步问题。文中就软硬件设计做了详细的阐述，合理的实际设计中遇到问题，并对各电路具体参数做了标示，就各功能模块使用protues做了仿真测试。
[关键词]: FX224；89C51；手持对讲机；滚动加密；protues仿真测试

The Design of Hand-hold Interphone Based on FX224

Student : school of electronic information engineering
Teacher: school of electronic information engineering
[ABSTRACT] In this paper, I introduced the design of handheld walkie-talkie voice signal rolling encryption which based on the 89C51 series microcontroller and the FX224 voice encryption chip. Introduces encryption, decryption principles and key generation, and according to the actual situation in a reasonable synchronization scheme to solve the synchronization problem of a walkie-talkie in the encrypted call. Hardware and software design detailed, reasonable actual design has encountered a problem and the circuit parameters to do the labeling, the use protues of the functional modules do the simulation test.
[Keywords]: FX224; 89C51; handheld walkie-talkie; rolling encryption; protues simulation test
前言

前言
随着时代的发展，信息保密也成为人们愈来愈关注的问题。作为实时通讯手段，对讲机的保密性也成为客户在挑选产品是的标准。
国内对讲机多采用固定分割频加密信号，加密简单容易破解。而国外则多采用跳变的分割频加密语音信号。但国内已有很多学者对对讲机加密方式做了改进，也有基于FX224的加密设计方案。
本次参考海军航空工程学院田伟等的《基于单片机的滚动加密电台设计》，并论证后设计采用FX224的微处理机模式进行信号加密，有保密性能强，响应快速，电路简单，易于操作的特点。
本文就设计的原理，步骤及设计完成后的仿真结果做了较详细的介绍。经过仔细的论证和设计，能够达到任务书的要求。
第 1 页（共31页）
绪论

第1章 绪 论
1.1 课题的背景与意义
对讲机的英文名称是 two way radio，它是一种双向移动通信工具，在不需要任何网络支持的情况下，就可以通话，没有话费产生，适用于相对固定且频繁通话的场合。对讲机技术最早产生在二十年代，诞生Westinghouse的实验室里。一位名叫John Kermode性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做对讲机标记，对讲机中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的对讲机标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的对讲机识读设备：一个(能够发射光并接收反射光)测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。
直到1949年的专利文献中才第一次有了Norm Woodland和Bernard Silver发明的全方位对讲机符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有对讲机技术的记录，也没有投入实际应用的先例。Norm Woodland和Bemard Silver的想法是利用Kermode和YOung的垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常象射箭的靶子。这样通过扫描图形的中心，能够对对讲机符号解码，不管对讲机符号方向的朝向。
此后不久，随着LED(发光二极管)、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号(象征学)和其应用的大爆炸，人们称之为“对讲机工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的对讲机技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久对讲机就会象灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。
如今对讲机主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业，用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。随着对讲机进入民用市场，人们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。另外还有一些特定场合使用的对讲机，如防爆对讲机、防水对讲机、警用对讲机等。车载台也可以纳入对讲机的使用范畴
现代通信中，通信的保密性已经成为—项基本的要求，如今国内对讲机大多有CTCSS、DTCSS等私密功能，一般来讲，当对讲机设置这些私密功能后，不了解所用私线码是无法听到通话内容的，但这并非是真正意义上的语音保密。因为它的保密功能非常有限，只对无意窃听者有用，而对有意窃听者是无用的。对于需要有保密要求的用户是不能依靠“私密”线来做保密的。所以研究更为安全便捷的保密方式是有必要的。
1.2国内外研究状况及相关领域中已有的研究成果
通信系统的加密技术主要分为数字加密和模拟加密两种。其中模拟加密技术因其加密的原理相对简单、加密的实现相对容易，在通信系统的话音加密方面一直得到广泛应用。对话音的模拟加密可采用固定分割频带的倒频加密方式，目前国内对讲机大多采用这种方式。这种加密方式虽然简单实用，但因其频带分割点单一，因而易于被破解，无法满足对加密功能要求较高的应用场合。可变分割频带加密技术的应用，使得频带的分割点可以不断变化，加密的密钥可以程序控制，因而更加难以破解，从而可大大增强通信的安全性。国外电台则大多使用这一方式进行信号的加密。
1.3对设计任务的分析与方案选择
FX224 有两种典型工作模式：单片模式和微处理。
单片模式是指采用单片FX224 完成话音保密工作，图1为单片模式的典型应用，FX224 的外围电路十分简单。
图1 FX224的单片模式电路图
在单片模式中，FX224 与电台的连接非常方便简单，只有4 根话音信号线，2 根控制线，以及电源，因此特别适合安装在手持机及各类型电台中，电台的改装也很方便，只需把接收发射话音信号、PTT、电源端引出即可，十分适合现有电台的改造及其它话音保密场合的需要。在单片模式中，密钥的总数为32 种，可通过对A0~A4 端（7-3脚）接高电平或低电平得到所需的密钥。
微处理机模式是指FX224 与单片机配合使用，由单片机控制密钥在通话过程中不断变化，且变化的速率也可变，称为滚动式加（rolling code），此时密钥可达无穷。其应用框图如下
单片机
FX224
对讲机
同步电路
控制信号
语音信号

图 2 微处理型式应用框图

如今国内大多民用对讲机采用单片模式，其设计简单且密匙容易破解，
图中有一个同步电路，该电路完成收发双方密钥变换时的同步，以避免出现收发双方的密钥在同一时刻不一致，该同步电路由单片机控制，同时单片机还完成对FX224 各功能及密钥变换的控制。在微处理机模式中，密钥的变换可达每分钟连续变化1 000 次以上，这种加密方法称为滚动式加密，根据不同的算法，密钥的变化可达无穷，这种滚动式加密的保密性能极好，国外的不少电台就采用了这种加密方法。
单片模式应用简单，外围电路连接方便，但在通信过程中其密匙固定易于破解，且国内已有相应的产品；而微处理模式加密密匙多变，根据算法的不同密匙的变化可达无穷多个，这样加大了密匙破解的难度，提高了对讲机的保密性能。因此在方案的选择上采用微处理机模式。
所以本次设计主要基于对FX224加密方式的了解，通过单片机控制并实现密码的滚动产生，其中最主要的是两对讲机间的密码同步问题。
1.4 预 期 结 果
采用C51单片机作为主控CPU，FX224作为加密模块，通过与单片机的控制，实现滚动加密的完成。要求完成硬件模块的设计。软件模块则主要是滚动加密模块。密码个数，密匙周期为，传输距离>30m。
1.5 论文的结构安排
本文基于本次毕业设计的过程与要求，将论文分为五章。具体内容如下：
第1章 绪论 本章简单介绍了课题的研究背景、目的和意义，国内外发展现状和相关领域中已有的研究结果，该设计的预期结果和意义。
第2章 主控芯片及编程环境的介绍 本章介绍了本次毕业设计的主控芯片、对讲机基本原理及相应的编程环境，让我们熟悉了整个系统的调试方法。
第3章 硬件系统的设计与实现 本章介绍本课题硬件系统各部分电路的设计、实现，讲述了各模块的功能。
第4章软件 系统的设计与实现 本章根据系统的总方案，设计出程序的总流程图，并利用C语言编写相应的程序。
第5章系统的调试及实验结果 本章根据已有的软硬件，进行调试，得到的相应成果。
最后总结本论文，得出相关结论。

第 17页（共 31页）
主控芯片及编程环境的介绍

第2章　主控芯片及编程环境的介绍
2.1 FX224简介
FX224是CML公司推出的—种具有32种可编程频带分割点的半双工话音加密芯片。采用低功耗CMOS工艺，有多个可连续变动的可变分离频带（VSB），具有密钥多、保密度高、音质好，插入损耗为0 dB，话音恢复质量相当优良，失真极小，FX224还具有省电/ 工作模式，保密/ 普通模式、这几种模式均为可选模式并可切换，使得FX224 的应用更为灵活方便。其内嵌的CTCSS(连续单音控制静噪系统)高通滤波器可自动切换到接收或励羞通道，以兼容亚音频信令 。FX224 既可单独使用，也可与微处理器接口构成更高级的滚动式话音保密系统，性能远优于国内常见的AK2356 等AK 系列话音保密器件；在国外，FX224 是作为高级通信保密器件用于跳频电台的保密通信，因而在国内较少见到。
图3 FX224引脚示意图
FX224芯片采用1 MHz时钟振荡器，其引脚如图所示。其中，X1：时钟版荡器输入； X2：时钟振荡器输出；A0～-A4：ROM地址码编程输入端；R/fx：接收/发送通道选择控制：CLR：直通/加密模式选择控制，逻辑“1”置器件为直通(非加密)模式，逻辑“O”置器件为加密模式；EN／MU：接收或发送信号通道的使能带音控制，逻辑“l”使能信号通道，逻辑“0”关闭信号通道；Load：数据加载／锁存控制端；through：省电模式控制端，逻辑“l”置为省电模式，逻辑“0”置为正常工作模式：Vss：电源地；Rx OUT：经过处理的接收话音信号输出；Tx OUT：经过处理的发送话音信号输出； VBIAS：Vdd／2偏压，该脚需对Vss接一外部去耦合电容；Rx IN：接收的话音信号输入端：HLPF OUT：高子带输入低通滤波器的输出，该端须通过电容c6连接到高子带平衡调制器的输入端；HBM IN：高子带平衡调制器的输入端；LBM IN：低子带平衡调制器的输入；TX烈：发送的话音信号输入端；LLPF OUT：低子带输入低通滤波器的输出，该端须通过电容C5连接到低子带平衡调制器的输入端呸Vdd：+5 V电源。
FX224的工作原理：
加密基本原理是在发送端把原始信号按一定的规则加以改变，在接收端再按相反的规则把信号恢复到最初的状态。分割频带加密是将话黼频谱分割为若干子带，然后按密钥将它们的次序打乱、倒频或不倒频后重新排列在原频谱位置。FX224采用的是可变分割频带加密技术。加密时，FX224首先按照其ROM收到的地址码，选择设定相应的频带分割点以及对应的高、低子带载频，然后通过使用截止频率(一3 dB)为2 700Hz的低通滤波器及截止频率(一3西)为2 900 Hz的低通滤波器将输入的话音信号分割为高、低两个子带信号，再用所对应的高、低子带载频调制每个子带，进行频率倒相，最后再合成输出，从而完成话音信号的加密。类似地可完成加密信号的解密。
a) 加密
假设在某种密钥情况下的载频为和输入的单音频为
，经过输入滤波后与作用则有:

。
经过低通以后输出。
因为没有信号与的作用，所以，且 经加法器和CTCSS滤波后

实现了频谱搬移，同时是可变的，达到了加密的目的。
若输入的是的一段频率的连续信号，此时的拆分点为,且，同样可以实现加密，如图4所示：

0 0
图4 加密频谱图

加密信号通路如图5 所示。
语语音入
∑
低通3
低通4
低通1
低通2
Ctcss
加密出

图 5加密信号通路结构图

b) 解密
在理想条件下，解密的输入等于加密的输出。对于单音信号而言
，
经CTCSS 和低通滤波器后与FCl作用，则有

由于,所以最后解密输出为。选择合适的就可以实现完全解密，恢复原信号。
同理可得连续频率信号的解密。解密信号通路如图6。
∑
低通4
低通3
低通2
低通1
解密出
Ctcss

图6 解密信号通路结构

2.2 Keilc开发软件
支持8051微控制器体系结构的Keil开发工具，适合每个阶段的开发人员，不管是专业的应用工程师，还是刚学习嵌入式软件开发的学生。
以下图表显示Keil的开发工具以及它们相互之间的接口。

图7 kile工具及相互接口

产业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核、单板计算机和仿真器，支持所有的251系列微控制器，帮助你如期完成项目进度。
Keil 8051开发工具旨在解决嵌入式软件开发商面临的复杂问题。
1. 当你开始一个新项目，只需简单的从设备数据库选择使用的设备，uVision IDE将设置好所有的编译器、汇编器、链接器和存储器选项。
2. 包含大量的例程，帮助你着手使用最流行的嵌入式8051设备。
3. Keil μVision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备（I²C、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块）。模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。 此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。
4. 当你准备在目标硬件上测试软件应用时，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目标监视器、ISD51 In-System调试器、ULINK USB-JTAG适配器在目标系统上下载并测试程序代码。

2.4对讲机的基本原理
1、发射部分： 锁相环和压控振荡器（VCO）产生发射的射频(300KHz～30GHz)载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。
2、接收部分：接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。
3、调制信号及调制电路：人的话音通过麦克风转换成音频的电信号，音频信号通过放大电路、预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。
4、信令处理：CPU产生CTCSS(连续语音控制静噪系统，俗称亚音频，是一种将低于音频频率的频率（67Hz-250.3Hz）附加在音频信号中一起传输的技术。）/DTCSS(连续数字控制静噪系统，其作用与CTCSS相同，区别在于它是以数字编码方式来作为静音是否开启的条件。)信号经过放大调整，进入压控振荡器进行调制。接收鉴频后得到的低频信号，一部分经过放大和亚音频的带通滤波器进行滤波整形，进入CPU，与预设值进行比较，将其结果控制音频功放和扬声器的输出。即如果与预置值相同，则打开扬声器，若不同，则关闭扬声器。
对讲机有频率限制为保证绝大多数用户通话不受干扰以及合理地利用频率资源，国家无线台管理委员会对频率的使用进行了划分，规定不同的行业使用相应的频率范围。用户在购买对讲机的时候，要向当地的无线电管理委员会申请频点。
公众对讲机是指：发射功率不大于0.5W，工作于指定频率的无线对讲机，其无线电发射频率、功率等射频技术指标须符合下列要求：
1、工作频率（.9000 ; 409.单位：MHz）: 409.7500、 409.7625、409.7750、 409.7875、 409.8000、 409.8125、 409.8250、 409.8375、 409.8500、 409.8625、 409.8750、 409.8875、 4099125、 409.9250、 409.9375、 409.9500、 409.9625、 409.9750、409.9875；
2、调制方式：F3E；
3、有效发射功率（EIRP）：< 0.5W；
4、发射频率容限：<+5ppm；
5、发射机杂散辐射：<50uW；
6、接收机杂散辐射：<20nW；
7、信道间隔：12.50kHz
本章小结
本章主要简要介绍了fx224芯片的各引脚及其功能，对讲机的基本原理，并对编程环境进行了概述。为接下来的硬件设计及软件开发做了铺垫。
硬件系统的设计与实现

第3章 硬件系统的设计与实现
硬件涉及到803l单片机、FX224加密芯片、信号发生器、单稳态触发器和低通滤波器。硬件连接关系如图所示。
P0.5

P0.0—4
P0.6

T1
信号发生器

FX224
低通滤波
单稳态电路
对讲机
发送语音输入
发送语音输出
电台收发转换
接收话音输出
接收话音输入

图 8 硬件连接关系图

3.1 对讲机模块（电台模块）
如图9，Q1高频管的集电集到发射极接有C4正反馈电容，这个正反馈信号会使用电路产生高频振荡，同时，由于天线会接收到空中的电磁波，并通过L加到T1，使得Q1能根据空间电磁波的变化而震荡也发生变化，起到灵敏度极高的超再生检波作用。超再生检波出来的音频信号通过R4C9传输到Q2进行前置放大，经过前置放大后的信号就可以再经Q3推动、Q4、Q5功率放大去推动SP扬声器发出声音了，这就是对讲机的接收过程。通过调节T1的磁芯、C1、C3、C4还可以改变接收信号的频率，当接收频率刚好等于当地广播电台的频率时，还可以当收音机用。
当需要讲话时，请接下“收”开关，这时，SP喇叭原本是接在输出发声的，现在变成了当作话筒来拾取音频信号了，SP的音圈随着声音的振动感应出微弱的电信号经过Q2放大，再经过经Q3推动、Q4、Q5功率放大后加到了Q1的集电集，Q1的集电极电压会随着声音的变化而变化，经过，导致了Q1的高频振荡信号幅射到空音的强弱也在随声音变化而变化，这时本机就相当于是一个小小的无线发射台了。

图 9 对讲机硬件设计图

3.2 低通滤波与单稳态电路模块
该模块由运算放大器组成的低通滤波器和555定时器组成的单稳态触发器组成。