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来自Jack's Lab
2014年11月12日 (三) 16:02Comcat (讨论 | 贡献)的版本

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目录

1 概述

初步定 APRS 方案

核心器件为: 1W VHF 模块 + GPS模块 + ATMEGA328

体积控制在一个18650电池的大小

外形验证可使用3D打印机



2 手记

2.1 VHF 模块

VHF-Module.jpg

SQ: 静噪输出控制脚;有信号接收时,SQ = 0;无信号接收时,SQ = 1

VOX_DET:声控功能开启时,声控触发状态指示:0 表示声控讲话结束;1 为声控讲话中;在声控功能关闭时,发射状态指示:0 为接收状态;1 表示发射状态

AF_OUT:音频输出

MIC1(NC):NC

PTT:发射/接收控制脚;悬空:接收;接地:发射

PD:模块睡眠使能脚,0 为睡眠状态;1 为工作状态;模块上电时,默认为SLEEP状态。 必须接高电平才能进入工作状态

H/L:RF发射功率功选择:接地为低功率0.5W,悬空为高功率1W

BAT:DC电源正极,3.3V ~ 5V

ANT:天线

RXD:串口接收口

TXD:串口发送口

MIC_IN:音频输入口,外接音频输入时,信号电平不要超过15mV

---


设计考虑:

  • SQ/AF_OUT/MIC1 悬空,H/L 悬空
  • PD 直接接电源正极
  • RXD/TXD 接MCU串口
  • VOX_DET 用于发射状态灯指示
  • PTT 外围得有开关三极管控制接地,三极管开关通过MCU的数字口控制
  • MIC_IN 接MCU的输出模拟口,但得做衰减,将模拟音频的电平控制在15mV以内



2.1.1 串口协议

模块在上电工作后,如没有收到AT指令,其默认工作参数为:

GBW = 12.5KHz
TFV = 140.050MHz
RFV = 140.050MHz
CTCSS = 01,(接收和发射)
SQ = 3, 扰频关闭

另外,模块工作在数据通讯模式时,PTT脚不能接低电平


上电后,模块默认的串口配置为:9600bps 8N1 CTS/RTS

>> AT+DMOCONNECT
<< +DMOCONNECT:0

>> AT+DMOVERQ
<< +DMOVERQ:D150V1.0

# AT+DMOSETGROUP
# AT+DMOSETGROUP=GBW,TFV,RFV,RXCXCSS,SQ,TXCXCSS

>> AT+DMOSETGROUP=0,144.6400,144.6400,0,3,0
<< +DMOSETGROUP:0




2.2 音频衰减

VHF 模块要求音频输入的幅度小于 15mV

而MCU 5V供电时,模拟口出的音频电平值最高在 648mV,因此他们之间需要做一个音频衰减,衰减量在 33dB 左右

3.3V 供电时,模拟口出的音频电平值最高在 320mV,因此他们之间需要做一个音频衰减,衰减量在 28dB 左右


Mic-in-attenuator.png


此 L 型衰减电路,实际就是一个分压电路,实测尝试:

VIN = 3.8V 供电时,MCU 模拟口的最高电平为 3.3V;R2 为 0.5K 时,衰减后的最高电平为 84mV;R2 为 0.68K,则最高电平为 110mV

VIN = 5.0V 供电时,MCU 模拟口的最高电平为 5.0V;R2 为 0.5K 时,衰减后的最高电平为114mV;R2 为 0.68K,则最高电平为 148mV

注意:在 Arduino 板上,VIN 接的是稳压器件,最终输入给 MCU 的,设计上还是 5V 给电,虽然 VIN = 3.8V 时,其实际工作电压为 2.9V


理论上就是一个分压电路,实际测量,5V 供电时,PIN 脚的电压为 5V;3.8V 供电,PIN 脚电压为 3.4V,因此要保证衰减后的电平在 15mV 左右,则电路的衰减度为:

 20*log10(5000/15) = 50.458 = 51
 20*log10(3400/15) = 47.108 = 47


实际测量与计算一致:当 R1 为 22K,R2为 1K 时,L = 20*log10(22/1) = 27dB,衰减后的电平为原来的 1/22,3.8V 供电时,衰减为 154mV,3400/154 = 22,电容去耦再串个 1K,电平最大为 80mV

因此要达到 5V PIN 电平时的 51dB 衰减,R2 的值为:

 22K/(5000/15) = 0.066K
 22K/(3400/15) = 0.097K


实际发现,这么大的衰减,波形毛刺很多,可用性存疑


注意:实际使用中 R1 不能太大,100K 时,波形失真严重,不可用了 (注意:此应是示波器感应微弱信号能力不足导致,电阻的大小不会扰乱波形)


音频衰减参考这个:http://www.uneeda-audio.com/pads/

衰减电路的理论,参考此页:http://en.wikipedia.org/wiki/Attenuator_(electronics)



2.3 GPS模块

GOTOP GAM-1433A-SF

GPS-Module.jpg


  • P1, VBAT, In, RTC Battery Input, 不用就悬空
  • P2, TX0, Out, UART Output, 不用就悬空
  • P3, RX0, In, UART Input, 不用需上拉
  • P4, VCC, In, 模块供电
  • P5, GND


串口默认波特效率为 9600bps



2.4 电源管理

默认使用一节 18650 供电,电源部分需要解决充电问题,充电接口考虑使用 miniUSB 接口

或者直接设计成可拆卸的,到时没电了,扣出来充电即是


这个部分还有考虑设计开关机的方式




3 资源











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