用MC68HC05PD6设计低成本寻呼机

2. 寻呼接收机的电路构成

2.1 数字显示型寻呼机
　　图1是典型的数字显示型寻呼接收机的电路构成图。
　　图中PD6与宽带处理电路的接口线包括DIN、BS1～BS3等4根。它们连通着U2内部解码器，控制时序由解码器自动产生，不需程序操作。DIN是前级基带信号输出，BS1～BS3分别对应射频电路开关、射频电路电容放电、锁相环电路开关等控制。设计扫频式寻呼接收机时，宽带电路应有锁相控制。也就是说MCU应有与宽带电路的锁相接口，图1电路中PA口的PA4～PA7是空闲的，可以连至射频电路充当此任。
　　寻呼机在电池电压不足或电池临时取出时应具有检测与显示功能。图1中BL是宽带处理电路输出的电池电压不足信号，当电池电压不足时，BL输出一低电平，使得连接于U2的45脚IRQ2产生外部中断，及时通知MCU。若前端输出的BL信号为高电平有效时(譬如TA31142宽带接收器等)，则应将该信号反相。在用户更换寻呼机电池时，MCU应关闭寻呼机所有功能模块以减小电耗，从而使C3中储存的电能可保持RAM中的寻呼信息在更换电池期间丢失。图中D2、C5、R4等元件起检测是否有电池的作用。U1及其外围元件构成DC－DC变换电路，将1.5V电池电压变换至3.0V以供给寻呼机主电源。若寻呼用户取出电池时，C1中储能很快消耗掉，使得D2的阳极电压为零，这样，U2的46脚被R4拉至低电平，令IRQ1引脚产生MCU外部中断而达到通知MCU的目的。当电池装上时，U1正常工作，并在2脚产生约3.5V脉冲电压，D2为一肖特基二极管，它的工作原理和D1一样，任务是将此高电压脉冲调整到3V，经C5平滑后将U2的45脚升至高电平，使IRQ1无效。电池取出期间，IRQ1引脚总是低电平，因此IRQ1产生中断后，程序应关闭这一中断源，以免它重新唤醒MCU的休眠。
　　EVO是PD6的8位定时/计数器(定时器2)的输出端，它将系统时钟分频后在44脚输出，改变定时器2的分频系数，能使其输出频率适配蜂鸣器B1的谐振频率。当然也可以将此引脚当作普通I/O线使用，程序控制输出高、低电平。在T1截止瞬间，B1中电流不能突变，它将在T1集电极产生一很高的负电压尖峰，图中并联在B1两端的二极管D3是一肖特基二极管，起阻尼作用，能将这一负电压尖峰箝位在0.3～0.5V左右。但D3的接入将使B1通电时间延长，若要使B1得到对称波形的电流，T1基极的脉冲占空比最好降至30％。
　　PD6的输出低电平电流最大为0.8mA(输出0.4V时测量)，要使它驱动三极管T1～T3工作于开关状态，那么，T1～T3的β值、集电极最大容许电流ICM均应足够大，并且饱和压降较低。一般地，它们的β值应达到200～500，集电极最大容许电流ICM应在300mA左右。图1中电路只能保证电池电压为1.2V时T1～T3可靠驱动80mA负载，若某些负载元件(譬如B1)的瞬态电流超过这一数值，建议再加一级电流放大。图2给出改进后的蜂鸣器驱动电路。
　　D1、D2和D3均建议使用肖特基二极管，因为这种类型的二极管的导通压降较低，如果用IN4148之类的PN结开关二极管虽能正常工作，但会带来更大的损耗，特别是D1。
　　U3用来记录寻呼机用户的标识码(包括6个地址)。除了图中93LC46外，还可以选择诸如24LC01等通用的EEPROM。它们的连线及程序根据具体情况来考虑。其它的文献介绍得较多，这里不再赘述。
　　PD6的LCD驱动器输出的背极与前极之间交变电压峰峰值为2VDD，在3V电压供电时，能产生6V的交变输出，应据此来选择合适的LCD。第10脚外接一个约100kΩ的电阻到地可以调整LCD的对比度。具体参数应通过实验来确定。
2.2 中文信息寻呼机
　　中文机需要内置一寻址空间达256kByte的16×16点阵国标汉字显示字库(存储在ROM中)。为保存更多的信息，通常还需扩充容量为8k～32kByte的RAM。通常8位MCU的寻址空间最多能达到64kByte，PD6也不例外。所以，对字库的点阵数据的读取要通过I/O线完成寻址操作。另外，汉字是以图形方式显示的，以显示2行共14个汉字为例，需要驱动14×16×16=3584点象素，除专用于LCD驱动的MCU外，大多数MCU都具备这样的驱动能力。因此，目前生产的中文机无一例外地采用专门的图形LCD模块。
　　PD6虽是针对数字寻呼机而设计的，然而用来设计中文寻呼机也能获得良好的性能价格比。用于中文机时，PD6内部LCD驱动器发挥不了作用。这样PD6的PD～PH等5个8位I/O口共40根I/O线可全部空出来作为普通I/O使用。把LCD显示模块、字库ROM、扩充RAM等的地址线和数据线分别连在一起，通过片选信号选择不同的数据传送对象，这样可以大大减少I/O操作线的数目。这些操作最多只需20～24根I/O线，PD6的资源完全能满足要求，并能空出最少20根线。另外，PD6内部集成了解码器，价格与其它的不含该单元的MCU差不多，故而性能价格比很高。另外，PD～PH口驱动能力为5.0mA，比其它的I/O口(0.8mA)大得多，T1～T3改用这些I/O线驱动时，驱动能力更强。这样就用不着类似图2中的电流放大电路了。
　　中文机往往需要更多的操作按键，图1中用了3个键，KWI口还有5根输入线空闲，能轻松扩充多个按键输入。
　　解码器可支持6个用户地址，每个地址信息有2位功能位区别。当解码器接收到寻呼消息后，能给出所对应地址的功能位。于是，可以利用这些功能位提供多达4×6=24个消息箱。并且最少可提供20个公用消息信箱，大大增强了寻呼机的信息功能。解码器与CPU接口非常简单，这是一个得天独厚的条件，可以利用这些功能位扩充用户地址，使POCSAG协议寻呼系统的用户地址数达到800万，便于构成全国网。