1 寻呼系统简单工作原理无线寻呼系统工作时,由寻呼台发出单向呼叫信号,每一寻呼机则指定一数字编码(地址码),寻呼台只要发出某一编码就可以呼叫到某一用户同时,要传输的信息也按照一定的格式进行数字编码,经发射机发送给用户寻呼机接收到信息以后,根据相应的格式进行解码,然后将信息显示在显示屏上不同的寻呼台具有不同的发射频率(即占据不同的频点),无线寻呼系统的常用工作频段一般在 138~174MHz(用于本地网)、265~295MHz(用于省网和全国网)和 450MHz(专用网)之间基于上述寻呼系统的简单工作原理,若要判断寻呼机能否正常工作,就必须对寻呼机的各项技术指标进行测试寻呼机工作最起码需要两个条件:编码和载频信号,即需要编码器和信号发生器2 POCSAG 码结构寻呼系统的基础是寻呼协议(或称寻呼编码)目前,世界上的寻呼协议标准有许多种,如 POC-SAG、GSC、FLEX、ERMES 和 APOC,但国内外使用得最广泛的是 POCSAG 码POCSAG 码的结构如图 1 所示它由一个前导码和一批或数批码组组成每批码组含有一个帧同步码字 SC和 8 帧(一帧含两个码字),合计 17 个码字。
码字为最小编码单位,占 32bits前导码为1010 的交替码,以 1 开始,以 0 收尾,至少 576bits,其作用是唤醒寻呼机至预接收状态码字分同步码、空闲码、地址码和信息码四种其中,同步码和空闲码为固定的 32 位二进制数地址码及信息码的格式如图 2 所示地址码第 1 位以 0 标识,2~19 位为地址位,20~21 位为功能位,22~31 位为 BCH 校验位,第 32 位为偶校验位寻呼机地址码被分成 8 组(二进制地址低 3 位相同的为一组),与每批码组的 8 帧相对应,并且寻呼机只在对应的帧中识别地址码信息码第 1 位以 1 标识,2~21 位为信息位,22~31 位为 BCH 校验位,第 32 位为偶校验位对于数字机,一位数字信息用 4bits 表示,对于中文机,一位数字信息用 7bits 表示,汉字用14bits 表示 3 编码器设计3.1 硬件部分POCSAG 编码器的功能是对地址、信息进行编码并发送 POCSAG 结构及格式的编码信号根据不同的使用场合,编码器的设计可采取不同的方案:可借助个人计算机用纯软件的方式来实现;也可在 PC 机上用软件实现编码处理,用硬件卡实现编码发送;而用单片机为核心的硬、软件结合的方式,也不失为很实用的方案。
这第三种方案的设计可以作为综合测试仪器的一个功能模块,配合信号发生器使用如自行设计信号发生器,可利用编码器中的单片机控制信号发生器的振荡频率这样,编码器同信号发生器的电路可设计在一块印制板上,在制板时,将两部分电路适当分开,并对信号发生器部分采取一定的屏蔽措施然后,外配接键盘、LED 或 LCD显示,就构成一台简单的寻呼机测试仪图 3 是以单片机为核心,硬、软件结合的编码器方案的硬件框图此方案以 89C51 为控制核心,图中,POCSAG 的输出可以直接从 89C51 的某一引脚经门电路得到,TTL 输出也可用 D/A 变换器及运放设计成可调电平输出 3.2 软件部分以 89C51 为核心的编码器,它的硬件部分仅仅提供人机硬件接口,其功能都是由软件来实现的软件部分完成的功能主要包括读键盘、更新显示、编码处理和编码发送除了编码发送,其余三项功能都是在主程序中完成的图 4 是主程序的流程图图中,地址编码的具体步骤如下:(1)将七位十进制地址转换成 21 位二进制地址,保留低三位作为帧号;(2)设置功能位;(3)将地址标志、高 18 位地址、功能位拼成地址码字的前 21 位;(4)调用 POCSAG 码字生成子程序,得到地址码字。
信息编码的具体步骤为:(1)根据机型将信息转换成二进制,如为中文机,需在信息的适当位置加转义字符 SO或 SI;(2)将二进制信息以每二十位为一组,并加标志位,拼成信息码字前 21 位;(3)调用 POCSAG 码字生成子程序,得到信息码字 地址码与信息码存储在 89C51 内部连续的 RAM 单元中,发射初始化程序传送首地址及字节数编码器的关键在于发送,发送是由定时器定时中断来实现的寻呼机接收信息时,对于编码的发送速率要求比较高因此,编码器必须做到准确定时在设计时,除了晶振最好选用11.0592MHz,还需要选择合适的接地电容,以得到准确的振荡频率为了得到准确的定时参数,可用先计算后验证的方法,即用中断程序产生方波信号,用频率计测试方波信号的频率,如512BPS 的方波信号,其频率应为 256中断程序的发送是按照 POCSAG 码的结构来进行的,每中断一次,发送一个 bit首先至少发送 576bits 的 1010 信号,然后发送 SC 码字接下来,如帧号为 0,则紧接在 SC 之后发地址码和信息码如帧号不为 0,则在帧号以前的帧内发送空闲码或任意相同数量的 bits,到了对应的帧则开始发送地址码和信息码。
在发送信息码过程中,有可能已发完一批,则需插入一个 SC 码字(即开始发下一批),接着再发信息码,直至发送结束图 5 所示为 TTL 输出的中断程序流程(中间过程有所简化)采用 D/A 变换器可调电平输出的情况与此类似,只是每次中断时,中断程序向 D/A 变换器送数这种方式的优点是可以方便地改变调制频偏 4 结束语上面介绍了 POCSAG 编码器的硬、软件设计FLEX 编码器的设计可以采用类似的方案因为 FLEX 编码采用 2FSK 和 4FSK 调制,所以编码输出宜采用 D/A 变换器加运算放大器的方式另外,因为 FLEX 编码结构相对复杂,为了使软件的编写相对简单,宜选内含 256 字节的 RAM 单片机或外扩数据存储器。