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第1篇

關鍵詞:藍光盤密集波分復用

隨著藍光盤攝像機和錄像機的出現，電視傳媒行業從傳統磁帶記錄走向了光盤記錄。雖然這是光技術在廣電領域應用的一小步，卻是廣電科技與時俱進的一大步。

大約40年前，人類已經擁有第一根海底光纜。光通訊，在電信高端領域，方興未艾。時至今日，在實驗室，日本NEC和法國阿爾卡特公司分別實現了總容量為10.9Tb/s(273x40Gb/s)和總容量為10.2Tb/s(256x40Gb/s)的傳輸容量最新世界記錄。而單模光纖的無中繼傳輸已經達到4000KM。從技術上看，再有5年左右的時間，實用化的最大傳輸鏈路容量有可能達到5-10Tb/s。簡言之，網絡容量將不會受限于傳輸鏈路。

以下我們分別對光存儲和光傳輸方面做以詳細闡述。

一光存儲

資訊對儲存容量需求日增，光存儲技術在記錄密度、容量、數據傳輸率、尋址時間等關鍵技術上有著巨大的發展潛力。業界一直在積極開發更高容量的各種儲存技術。藍紫色激光存儲技術（Blue-VioletLaser）、磁光盤存儲技術、做為硬盤（HDD）技術和磁光盤技術的結合的近場光盤技術超解析度儲存技術（SuperRENS）、3D立體儲存技術（MultiLayers；MultiLevel）以及熒光多層光盤技術FDM（FluorescentMultilayerDisc）等相繼問世。

傳統CD和DVD上有一層薄薄的反射層，和許多肉眼看不見的凹凸，它包含二進制信息。為了從這些盤片上讀出數據，由一個半導體激光發生器產生特定波長的激光束，射向旋轉中的光盤片，然后反射光通過棱鏡和透鏡構成的組鏡機構再射向接收數據的光電裝置，而這個光電裝置連接的電路能夠辯識出激光所反射回來的數據。在光盤上，數據是凹槽(pits)及平面(lands)的型式來加以編碼，而光電裝置的電路能辯識出激光射中的平面及射中凹槽的所走距離差這就稱為相位提升(PhaseShift)，而這個技術就是在光盤中資料儲存與讀取的基礎。經由光電讀取裝置，反射回到的凹槽與平面的變化將會轉換成1與0的數位訊號，從而構成數據流特征。DVD之所以容量比CD大，無非是在同樣面積的盤片上凹凸更多罷了。若要有效地縮小記錄點大小以提升記錄密度，必須使用短波長的光源；或者使用高折射系數的介質；或者提升透鏡的NA（數值孔徑）值。顯然在一個存儲容量巨大的盤片上，紅色激光根本無法辨識那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司紛紛轉向藍色激光的研究。藍色激光的波長較短，因此驅動器可以辨識出更小半徑的凹凸，盤片的容量就可以做的更大。現在的藍光盤技術不管是日歐韓9家AV產品制造商聯合制定的新一代光盤規格"藍光光盤"，還是東芝和NEC向DVD論壇提出的"AOD（高級光盤，暫定名）"規格，只不過是商家為自己謀求更高的商業利潤而制定的不同的標準罷了。就核心技術上而言，沒有太大的區別。讓我們再深入了解一下藍光盤和高密度光存儲技術的發展趨勢。

1、藍光盤技術

藍光盤技術屬于相變光盤（PhaseChangeDisk)技術，它與傳統光盤記錄不同，傳統光盤的記錄和讀出原理是利用磁技術和光技術相結合來記錄和讀出信息，而相變光盤的記錄和讀出原理只是用光技術來記錄和讀出信息。相變光盤利用激光使記錄介質在結晶態和非結晶態之間的可逆相變結構來實現信息的記錄和擦除。在寫操作時，聚焦激光束加熱記錄介質的目的是改變相變記錄介質晶體狀態，用結晶狀態和非結晶狀態來區分0和1；讀操作時，利用結晶狀態和非結晶狀態具有不同反射率這個特性來檢測0和1信號。

實際的藍光盤應用藍紫色激光技術，能在直徑12公分的盤片上，儲存兩小時的高清晰度視音頻信號，在2002年2月的初期版本中，透過使用405nm的藍紫色電射半導體，NA（數值孔徑）值為0.85的讀取頭、以及0.1mm的光學透射保護層架構，藍光盤可以將12公分的單面光盤片資料儲存容量提升到27GB。它可以記錄兩小時的高清晰度視音頻信號，以及超過13小時的標準電視信號。

在資料轉換率方面，藍光盤可以將高清晰度的電視節目，以36Mbps的速度從攝像機轉換到播放媒體上，并能維持節目品質。另外，它還具有任意影像捕捉，以及重覆播放等功能。

在兼容性方面，由于藍光盤采用MPEG2碼流壓縮技術，因此它同時適用于數字廣播系統，可執行電視臺多種視頻記錄與播放。

另外，在資料安全性部分，藍光盤也采用了一種獨特的ID寫入模式，可確保資料安全，并為盜版問題提出一套保護版權的解決方案。

2、高密度光存儲技術的發展趨勢

（1）采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統，使數值孔徑超過1.0，相當于探測器進入介質的輻射場，從而能夠得到超精細結構信息，突破衍射極限，獲得更高的分辨率，可使經典光學顯微鏡的分辨率提高兩個數量級，面密度提高4個數量級。

（2）以光量子效應代替目前的光熱效應實現數據的寫入與讀出，從原理上將存儲密度提高到分子量級甚至原子量級，而且由于量子效應沒有熱學過程，其反應速度可達到皮秒量級（1O-12秒），另外，由于記錄介質的反應與其吸收的光子數有關，可以使記錄方式從目前的二存儲變成多值存儲，使存儲容量提高許多倍。

（3）三維多重體全息存儲，利用某些光學晶體的光折變效應記錄全息圖形圖像，包括二值的或有灰階的圖像信息，由于全息圖像對空間位置的敏感性，這種方法可以得到極高的存儲容量，并基于光柵空間相位的變化，三維多重體全息存儲器還有可能進行選擇性擦除及重寫。

（4）利用當代物理學的其它成就，包括光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振熒光、超熒光和光學雙穩態效應、光子誘發光致變色的光化學效應、雙光子三維體相光致變色效應，以及借助許多新的工具和技術，諸如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、光學集成技術及微光纖陣列技術等，提高存儲密度和構成多層、多重、多灰階、高速、并行讀寫海量存儲系統。

3、新型光盤技術的應用

大量的信息要求有大容量的存儲設備，光存儲驅動器和幾種光儲存媒體均將呈現出足夠快的增長趨向。光存儲市場的發展，將改變聲音圖象及其它數據的存儲方式及傳播方式。光存儲產品可以利用自動換盤系統，組成光盤庫、光盤塔、光盤陣列，實現提高整個系統的容量、數據傳輸率及多數據存儲的可靠性。如果將光盤庫、光盤塔及光盤陣列與自動換盤系統有機結合，可以大大提高系統容量、數據傳輸率和顯著改善存儲數據的可靠性。

在技術上，磁帶已經基本上沒有潛力了，而且與非線性的編輯系統存在明顯的矛盾；專業光盤雖然不會在很短的時間內取代磁帶，但其非線性、高密度、低成本、高傳輸速度的優勢已經帶來了良好的開端。Sony公司不失時機的推出光盤專業攝錄像器材，這些設備使用基于藍紫色激光技術的光盤作為存儲介質，充分發揮非線性記錄方式帶來的靈活性。例如：PDW-3000專業藍光盤編輯錄像機(演播室機型)，它可記錄和重放IMX/DVCAM格式，具有完善豐富的輸入輸出接口，包括傳統視音頻和網絡接口。它的雙光頭設計可實現高速文件讀出。它具有快速圖像搜索，圖像索引功能和光盤的隨機訪問功能，可以快速定位到所需圖像。它具有場景選擇隨機存取能力，使得任意定位素材段成為可能，跳過不必要的素材。特別值得提出的是這種錄像機可以將高低分辨率素材同時記錄在光盤上，高分辨率素材用于高質量節目的制作和輸出，低分辨率素材可用于編輯，瀏覽等等，低分辨率素材還可以為互聯網播出等用途提供數據。二光傳輸

讓我們再來看看光傳輸，現在各省市有線電視臺網絡中在主干線多使用光纜傳輸信號，在電視臺內部的新聞網或制作網也使用光纖代替電纜傳送素材文件。眾所周知，光纖傳輸比傳統電纜傳輸有頻帶寬、容量大、損耗低、保真度高、抗干擾等優點。而隨著光電子器件的持續發展，光纖工藝的提高，以及光纖技術和IT技術的相互滲透和融合，光傳輸技術有了相當大的發展，這對電視臺通信架構的改變起到了巨大的推動作用。以下是對滿足電視臺需求的光傳輸技術的具體闡述。

1、光纖技術的介紹

（1）單波長技術

對于業務量和距離長度要求不大時，普通的單波長技術就已能滿足需求。幾年前單波光纖的數據傳輸就已能達到10Gbps。目前在單波長上進行數據傳輸已經能夠做到40G的帶寬，雖然這已經是單波長所能夠傳輸的極限，并且實用的傳輸容量也沒有這么大，但相對電視臺內部網近距離的視音頻傳輸要求已經夠用。

單波技術基于電時分復用（ETDM）技術，但由于微電子技術和光纖色散的限制，微電子技術難以支持電時分復用有新的突破。光纖上的色散是10Gbps及其以上速率系統傳輸距離的主要制約因素，且隨著比特率越高而影響越大。

（2）密集波分復用

對于傳輸量更大，傳輸距離更遠的要求，僅靠提高單信道系統的速率已沒有空間，另一種途徑就是使用復用技術。光復用的方式有很多種，目前比較成熟并已進入大規模商用階段的是光波分復用，尤其是DWDM--密集波分復用。（DWDM：DenseWavelengthDivisionMultiplexing）

DWDM技術簡單地說是在一根光纖上接入不同波長的光信號，使傳輸容量比單波長傳輸容量增加幾倍甚至上百倍。提到DWDM，不能不提摻鉺光纖放大器（EDFA）。EDFA的出現使得DWDM得以實用。EDFA是一種全光放大器，它的使用取代了原來光-電-光的中繼再生方式，突破了光電、電光轉換的速度瓶頸，使長距離、大容量、高速率的光纖通信成為可能，是DWDM系統及未來高速系統、全光網絡不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm，對波分復用中的每個波長補充功率，并經過若干個EDFA再用再生器來消除色散的影響。

使用DWDM，可以大大提高光纜傳輸容量，節省光纖，降低傳輸成本。DWDM目前可商用的水平，我國的傳輸容量為80Gbps，國外如朗訊公司的傳輸容量為400Gbps，實驗室的水平則已超過Tbps。

（3）新型G.655光纖

（4）全波光纖

使用全波光纖，增加傳輸頻帶。在未來的電視臺光纖網中，除了傳輸多路的視音頻數據以外，還會傳輸大量的管理數據。充分地拓展可用頻帶已成為關鍵。而在光纖的另一個低損窗口1.31um，雖然石英光纖在此波段時的色度色散為零，但由于1385nm附近存在著一個OH-離子吸收峰，對光纖傳輸能產生較大的衰減。而由此誕生的全波光纖采用了一種全新的生產工藝，幾乎可以完全消除由OH-峰引起的負面影響，并且使用與普通的G.652匹配包層光纖一樣的標準。

由于開放了這一低損窗口，全波光纖的可用波長范圍增加了100nm，使光纖的全部可用波長范圍由大約200nm增加到300nm，可復用的波長數大大增加，而且在上述波長范圍內，光纖的色散僅為1550nm波長區的一半，因而，容易實現高比特率長距離傳輸。同時，由于波長范圍大大擴展，一方面可以將不同的波長分配不同的數據流，從而改進網絡管理；另一方面，允許使用波長間隔較寬、波長精度和穩定度要求較低的光源、合波器、分波器和其它元件，使元器件的成本大幅度下降，從而降低整個系統的成本。

此外摻鐠光纖放大器（PDFA）的研制成功也解決了1310nm波長光的中繼問題。摻鐠光纖放大器工作在1300nm波長窗口，以摻鐠光纖作為增益介質。在實用過程中，可分別使用PDFA和EDFA對1310nm和1550nm波長的光信號進行功率放大和補償衰耗。

無論是工作在1550nm的G.655光纖，還是使用1310nm的全波光纖，最新的光纖技術帶來的是更高的傳輸速度和更大的傳輸容量，這為電視臺使用光纖傳輸多種數據打下了堅實的基礎。由于突破了傳輸瓶頸，在傳輸視音頻信號的同時還可傳輸大量的管理信息，包括文件的元數據以及其他SNMP數據流。這也為建立基于IP的視頻管理網絡鋪平了道路。

2、因特網技術和光纖技術的結合

隨著因特網技術的快速發展，ATM、SDH、IP等技術不斷融入到光成域網的建設中。目前代表發展方向的是IPoverWDM技術，其中比較成熟的解決方案是GEOverDWDM（GE：千兆以太網）。GEOverDWDM對于有線電視網絡最大的好處就是可以實現在原有光纖網絡基礎上平滑、連續性的網絡升級，同時可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太網無縫連接，能降低系統的成本和復雜性，保護廣電系統的投資。

IPoverDWDM通俗的說法就是讓IP數據包直接在光路上傳送，減少網絡層之間的冗余部分，能夠省去網絡運營商的成本，同時也降低用戶使用通信業務的費用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一種廉價方式，適用于廣電系統城域IP骨干網的建設。

千兆以太網（GE）技術是目前技術成熟的最快速以太網技術，它可以提供1Gbps的帶寬，由于采用和傳統10Mb/s、100Mb/s以太網同樣的幀格式和幀長，因此GE可以在原有低速以太網基礎上實現平滑過渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的傳輸距離已可達到640公里。在現有的有線電視網絡基礎上，使用千兆以太網技術，具有一定的現實經濟意義。可以預見，GEOverDWDM技術將成為廣電網絡中城域網的理想方案。

隨著各種光傳輸技術不斷地投入使用，整個電視臺的網絡架構將會發生巨大改變，而全光網和光接入網的建設和發展，使這種趨勢越來越明顯。

三光應用

由以上光記錄和光傳輸的介紹，我們可以了解到光技術已經逐漸滲透至專業視頻領域。以下為筆者設想的以光技術為基礎構建的新型電視臺IT制作網。相對于傳統電視臺制作網它將具備以下特性：

1.首先是高效的資源共享能力。可以實現快速的數據存取、遷徙及交換。

2.由于光盤錄像機的出現，文件化的素材交換方式得以實現，解決了傳統電視臺制作網素材上下載消耗時間的瓶頸。

3.具有智能化的網絡監控管理功能。

4.整個網絡具備可擴展性，強容錯性，高兼容性以及與其他網絡的互換性。

我們可以設想以下的以光技術為基礎的全光業務網，當然這里的全光目前不會是完全的光技術，也包含節點轉換上使用的一些光電和電光設備。前期節目素材由光盤攝像機采集，光盤攝像機可以是高端的SONY的PDW藍光盤攝像機，它的記錄文件格式是MPEG24：2：2P@MLIMX或者是DVCAM格式；也可以是低端的東芝的家用DVD光盤錄像機，它的記錄格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在攝像機內部被刻錄到藍光盤或普通的DVD碟片上。通過相應的光盤錄像機或專用的光盤驅動器由光纖實時傳輸并存儲到后期編輯制作單元。制作單元為現有的電視臺制作工作站，由后期編輯制作單元來進行原始素材的編輯及后期處理工作，各種特效、字幕、配音、片頭等在此處完成。制作完的節目由光纖無損地送入中央存儲部分的光盤庫中，一方面用于播出。另一方面，可以實現節目的存儲和歸檔或者利用光盤錄像機下載，便于以后的索引和節目調用。基于SNMP（簡單網絡管理協議）技術的系統監控單元通過與各單元交換信息，實時監測系統在節點光交換設備和傳輸通路上的光纖狀況。采用光纖作為工作站點連通的物理方式，用于數據的遷徙，設備和業務運營管理等控制信息的傳遞。采用光盤庫作為中央存儲單元，其管理軟件可以區分短期存儲的播出節目和長期存儲以供后用的節目。短期存儲的節目存儲在一級光盤庫，節目播出后定時刪除。長期存儲節目編目后放至二級光盤庫，作為媒體資源有原則的開放，不同級別的用戶通過光纖有償或免費獲取媒體資源。一級光盤庫為在線存儲體，容量以電視臺內部人員充分使用即可，它是提供給電視臺內部用戶使用的高速媒體資源共享體，滿足包括播出，節目制作，節目下載的宿求。二級光盤庫為近線存儲體，為海量存儲，它的媒體資源存儲主要為節目的再利用和再加工服務，另外為電視臺以外的用戶提供VOD或者媒體資源再利用和交換的宿求。

以上設想的網絡比較現今的網絡，由于光技術的使用，可以突顯出高速共享的精神，達到用戶所見所得的需求。真正實現網絡化、數字化的實時的信息交換。

第2篇

雖然我國在船舶技術管理上有了長足的進展，但是由于設備落后，技術人員匱乏等方面的原因也存在一些問題，大致分一下幾種情況。

1．高素質船舶技術管理人員缺乏

船舶技術管理水平高低的最關鍵因素是人，尤其是高素質船舶技術管理人員他們將決定著整個技術水平的高低，但是由于我國航運事業發展較快，高等院校培養的技術人員數量有限，同時這些理論人員只有和實踐相結合才能磨練出高水平高素質的高素質船舶技術管理人員。另一方面隨著新型船舶的應用及各種新技術、新手段船舶管理中的應用這些都對船舶技術管理人員提出更高的要求，顯然目前的船舶技術管理人員還達不到這種要求。第三，同時船上生活比較單調、枯燥乏味，條件比較艱苦，易造成高素質船舶技術管理人員大量流失。

2．船舶管理制度不完善

在對船舶進行技術管理的過程中，涉及到多系統復雜的技術操作和技術要求，建立制度化是保障技術人員按照規范操作的必備條件之一，通過制度化規范操作，防止因不當操作導致的船舶事故發生。但是目前由于從事航運的技術人員文化水平不高，公司規模大小不一，企業制度建設不健全不完善，這些都影響到船舶管理技術水平的高低。

3．船舶技術管理提升資金投入少

船舶的設備正在不斷更新，船舶相應的技術也在不斷進步，給船舶技術的管理帶來了困難和挑戰，船舶管理技術的提升必須讓技術管理人員進行進修和培訓，這些培訓都需要相應的資金，但是現在船舶公司并不太重視員工培訓，對船舶技術管理提升資金投入少也影響技術的提升。

二、提高船舶技術管理水平的建議及對策

船舶技術管理涉及到船舶企業從企業組織結構到管理模式，從制度到個體等各個方面，提高船舶技術管理水平，可以通過改變傳統船舶技術管理模式，創建管理新模式、加強船舶技術管理制度化建設、加大船舶技術提升的資金支持和培訓機制建設、提高船舶技術管理的信息化水平、建立完善的提升船舶技術管理的激勵機制等方面進行。

1．改變傳統船舶技術管理模式，創建管理新模式

傳統的船舶技術管理模式往往缺乏統一性，經常管理混亂，經常出現問題分析不明、計劃控制不力、人才缺乏、組織內部沖突等各種矛盾，使得船舶組織管理失去應有的活力。因此應打破各自為政的封閉式管理，構建開發新的技術管理模式。多項目船舶技術管理模式就是一種新的技術管理模式。多項目管理模式簡單地說就是一個項目部門同時管理多個項目，采取組織、協調、調配等管理手段，協調現行船舶技術管理組織中所有的項目的篩選、評估、計劃、執行與控制等各項工作，并將多個項目有機的組合起來，進行綜合統計、分析、比較、協調和均衡統籌的項目管理方式。這既是一種思想，也是一種方法。通過創建新型的船舶技術管理模式能夠實現讓船舶技術管理的決策層，管理層，和基層之間建立雙向互動的聯系。實現船舶技術管理的計劃性和資源平衡和共享，最終追求整個船舶技術管理水平的提升。

2．加強船舶技術管理制度化建設

制度能使工作規范化，保證船舶技術管理的正常進行避免雜亂無章和亂無頭緒的狀態。船舶技術管理制度建設應制定總指揮負責管理工作的總體協調與安排，審批船舶重點檢修項目安全控制措施，指定專人對船舶的運行維修負責。貫徹執行國家安全環保法規和條例，以及公司的各項安全環保規章制度。比如對船舶維修過程的技術管理應該制定詳細、具體的方案，對每一步驟都要有明確的要求和安全環保注意事項，所有控制措施落實專人負責。同時要對檢修項目進行危害辨識和風險評價，依照辨識和評價結果，根據安全環保法律法規、技術標準、規范、管理規定，參照以往事故案例、經驗教訓，制定科學合理的檢修方案。

3．建立完善的提升船舶技術管理的激勵機制

船員對提升船舶技術管理水平有一定的認知誤區，也缺乏一定的能動性，只憑借自覺自愿有時很難達到應有的提升船舶技術水平的要求。應建立一套完善的提升船舶技術管理的激勵機制，通過對船員者的激勵，讓他們自覺自愿的進行自身技術和能力的提升。具體可以從以下幾個方面考慮。

（1）給船員提供提升船舶技術的經費和補助。通過資金扶植和獎勵，能夠讓船舶從業者享受企業提供的進修機會和培訓機會，用于自身能力的提高。這種方式要比簡單的命令和硬性規定更能調動進修培訓的積極性。

（2）建立相應的競爭機制。如果自由培訓沒有考核可能也會使培訓流于形式，船舶公司可以通過舉辦各種形式的活動和技能比賽，一方面給參與進修的船舶從業者一個展示的平臺，給沒參加技術培養的人員以榜樣的作用。另一方面通過競爭性比賽對參與船舶進修和培訓的人員來說也是一種寬松的考核方式，達到監督培訓效果和提升業務能力的作用。

（3）激勵機制要把精神獎勵納入激勵范圍。人的需求即有物質的，又有精神的。在建立激勵機制的時候可以考慮建立必要的精神激勵機制，通過各種表彰和技術能手稱號等精神激勵能讓船舶技術能力強的船舶從業者獲得精神上的滿足和成就感，讓員工認為自己的工作很有價值或很有創造性時往往會有很大的工作熱情，同時對其它員工也有很好的引領作用。

4．加大船舶技術提升的資金支持和培訓機制建設

船舶技術作為一個前沿領域從理論到技術上發展和變化很快，技術水平日新月異，因此要想提升船舶技術的管理水平必須要進行進修和培訓，及時掌握先進的理論和技術，這些需要一定的財力支持和資金投入。在培訓機制的建設時應建立健全人才培訓機制，通過制度化的定期培訓和不定期的業務培訓，然后在結合船舶營運的周期性變化合理安全培訓日程和內容。在培訓時還要做到崗位培訓與實踐相結合，結合崗位的特點和所需要的知識和技術開展相應的培訓后要融入日常工作中進行鍛煉、磨合達到技術的提升。對職工定崗定責，建立責任追究制度，同時結合崗位技能進行培訓和鍛煉，進行規范化操作，達到的防止事故發生目的。

5．提高船舶技術管理的信息化水平

提高船舶技術管理的信息化水平是提高船舶航運企業效率的重要途徑。現代企業只有提升企業的效率才能獲得良好的效益。通過船舶技術管理的信息化建設能輕松的構建立體的綜合的組織結構網絡，讓船舶航運企業內部的管理更順暢也更便捷，也更有利于船舶技術管理水平的提升。在進行船舶技術管理的信息化建設過程中應著力構建技術培訓信息化，讓培訓技術和實際工作的結合，這樣既不耽誤工作又不耽誤學習達到工作學習的雙收益。提高船舶技術管理的信息化水平的過程中還應該著力構建船舶航運企業內部各部門及各崗位的信息化建設。通過信息化建設能及時讓管理者了解各個部門的工作狀況并及時提出相應的決策，對于執行者也能及時了解高層的決策部署，調整工作部署和工作安排。

三、結語

第3篇

關鍵詞：AT89C51串行口無線數字電臺串行通信

一般的數字采集系統，是通過傳感器將捕捉的現場信號轉換為電信號，經模/數轉換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數字信號，存入數據存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數據發送給接收端進行處理。無線數據傳輸系統就是樣一套利用無線手段，將采集的數據由測量站發送到主控站的設備。

1系統組成

系統組成如圖1、圖2所示。

系統由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發送數據。主控站的主要工作是發送遙控指令、接收數據信息、進行數據處理和數據管理、隨機顯示打印等。

2AT89C51與數字電臺的串行通信

Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數據總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進行串行發送和執著收。通過RXD引腳（串行數據接收端）和TXD引腳（串行數據發送端）與外界進行通信。

2.1通信協議與波特率

數字電臺與單片機、終端主控機的通信協議為：

通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式；

通信幀格式——1位起始位，8位數據位，1位可編程數據位，1位停止位；

波特率——1200baud。

數字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進行無線數傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調制解調方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內進行數字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數據率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執行收、發操作，但不能同時進行）即可滿足系統要求。

2.2AT89C51串行口工作方式

AT89C51串行口可設置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數據位（低位在前），1位可編程數據位，1位停止位。

發送前，由軟件設置第9位數據（TB8）作奇偶校驗位，將要發送的數據寫入SBUF，啟動發送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數據的位置，再逐一發送出去。發送完畢，使TI=1。

接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數據，送入移位寄存器（9位）。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數據為1時，前8位數據送入SBUF，第9位數據送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。

串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：

方式3波特率=T1溢出率/n

當SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數速率（計數速率=fosc/12）和TI預置的初值。

定時器T1用作波特率發生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設TH1和TL1定時計數初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發生一次溢出。初值X確定如下：

X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL

本系統中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。

2.3AT89C51與數字電臺的硬件連接

AT89C51與數字電臺的硬件連接如圖3所示。

系統采用異步串行通信方式傳輸測量數據。利用單片機串口與數字電臺RS232數據口相連。電臺常態為收狀態（PPT=0，收狀態；PPT=1，發狀態），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。3片光電耦合器6N137實現單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統抗干擾性能。

單片機通過帶控制端的三態緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發轉換，以及指令的接收和數據發送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態；同時c1=0，74HC125A導通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發射時，P3.5=0，經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發射狀態；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導通，數據由單片機TXD腳輸出，經74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數據發送出去。

3通信軟件設計

通信軟件至關重要，一旦出現問題，整個系統就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。

*主控站發送的指令中包含一定數量的同步符55H和3字節的密碼。測量站在連續收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節；如未通過，則測量站發一信號讓主控站重發，三次驗證不過則停發該命令。測量站發/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發送數據。

*一個指令由3字節構成，第二字節等于第一字節加上35H，第3字節等于第二字節加上36H。如果收到的指令不符合此規則，則重發該命令，連續三次錯誤時停發。

*主控站每發一個指令，測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。

下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。

初始化程序：

BTLEQU2FH；波特率放在內部RAM的2FH單元

MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數器，T1方式2，串口用

SETBTR0；啟動T0

MOVBTL，#0F3H；波特率設定為1200

MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數據，禁止接收

接收及驗證程序：

NUMEQU2BH；同步符個數值存放在內部RAM的2BH單元

TEMPEQU2CH

ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H

DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節同步符

MIMDB''''WSC''''：3字節密碼“WSC”

SETBP3.5；置電臺收狀態

SETBREN；允許串口接收

A1：MOVNUM，#0；記錄連續到同步符55H的個數

A2：JBRI，A2；串口有數據轉A3

A3：CLRRI；清接收中斷標志

MOVA，SBUF；讀串口數據

CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉A1

INCNUM；收到的同步符個數加1

MOVA，NUM；取收到的同步符個數

CJNEA，#5，A2；未收夠連續5個55H轉A2

A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節數

A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址

MOVA，NUM

MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼

MOVTEMP，A；保存密碼

JBRI，A6；串口收完一個字節轉A6

…

A6：CLRRI；清接收中斷標志

MOVA，SBUF；讀串口數據

CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉A4

INCNUM；收到的密碼個數加1

MOVA，NUM；取已收到的密碼字節數

CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉A5

發送程序：

CLRP3.5；置電臺發狀態

MOVB，#23

MOVDPTR，#ROM-CH

B1：CLRA

MOVCA，@A+DPTR；查表發送同步符和密碼共24字節

INCDPTR

LCALLSEND-CH；調發送單字節子程序

DJNZB，B1

…

CLRA

MOVDPTR，#7000H；外部RAM數據首址，發送外部RAM中的數據到電臺

B2：CJNER4，#0，B3

CJNER3，#0，B3；R4R3=發送字節數

B3：MOVXA，@DPTR；取數據

INCDPTR

LCALLSEND-CH

CJNER3，#0，B4

CJNER4，#0，B5

B4：DECR3

LJMPB2

DECR3

DECR4

LJMPB2

…

SEND-CH：SETBTB8

MOVSBUF，A

DB0，0，0，0，0，0，0，0

JNBTI，$；延時4μs

CLRTI

RET