DBPL(差分双相电平)编码是一种超越传统数字传输极限的编码方法。DBPL编码广泛用于工程应用，如以太网、工程测井仪器和铁路转发器。在铁路转发器中，信号通过DBPL编码传输到列车的车载处理器，实现对列车运行的控制。
本文设计了一种基于AT89LV51单片机的DBPL编码信号信号源系统，能够产生DBPL编码信号。同时设计了电源管理模块，保证了系统的正常供电。
1信号源系统设计该信号源由时钟复位模块、DBPL信号产生电路、DC-DC转换电路、充电管理电路和A/D转换电路组成。单片机AT89LV51控制编码模块产生DBPL信号；充电管理电路管理系统中使用的电池，保证电池充满电；DC-DC转换电路为单片机和编码逻辑提供电源，产生稳定的电压；A/D转换电路采集电池电量信息，并告诉单片机进行处理。信号源系统的设计框图如图1所示。
1.1 DBPL信号产生电路
在本设计中，DBPL信号由正弦波作为能量载体和脉冲编码信号合成。脉冲编码信号采用DBPL编码，平均传输速率为564.48 KB/s；能量载体为正弦波，信号频率为8.82 kHz。该模块的输入为待编码的8位并行二进制数据，连接AT89LV51单片机的P1.0 ~ P1.7，由单片机控制提供输入。DBPL信号产生电路的原理图如图2所示。
其中，并串电路采用8位并串转换移位寄存器74166和计数器74163，计数器74163以8为模计数。当计数器计数到8时，清除计数器，重新开始计数；在计数期间，根据时钟节拍输出8位并行数据。用计数器74163进行2分频和64分频。差分电路由D触发器和门电路实现。并串转换输出Q1与非门和差分电路得到的上升沿Q2相加得到Q3，输出Q4被D触发器除以2。最后，Q0和Q4进行异或运算，以获得编码输出。输出8.82kHz方波和564.48 kHz脉冲波，然后分别进行滤波、放大和调理，再合成为最终的DBPL信号。假设单片机输入的并行数据为11010011，图2中各点的波形如图3所示。
1.2充电管理电路
考虑到系统的便携性，本系统采用充电电池(6节镍氢电池)为系统供电，每节电池电压为1.2v；同时采用Maxim的电池管理芯片MAX713CPE对镍氢电池进行管理，确保电池安全充满电，电源模块由单片机控制和检测。
MAX713CPE是一款用于镍氢和镍镉电池的快速充电管理芯片。它具有以下特点：
电池数量、充电时间、电流均可调节；
零电压斜率检测，电池快速涓流充电；
电池不充电时，芯片消耗的最大电流只有5A；
需要的外围电路更少，只需要一个PNP引脚就可以实现基本的充电管理。
充电管理电路如图4所示。VLIM引脚用于设置最大电池电压，它与电池电压和电池节数有如下关系：
(BATT -BATT-)(VLIMITn)
其中(BATTC -BATT-)是电池两端的电压，n是电池节数。一般来说，将VLIMIT连接到REF引脚就足够了。引脚PGM0和PGM1用于设置可充电电池的数量(1 ~ 16): PGM0和PGM1根据需要有选择地连接到V、REF和BATT中的任意一个引脚——或悬空，本设计中可充电电池设置为6个。引脚PGM2和PGM3用于设置最大快速充电时间。按照与设置引脚PGM0和PGM1相同的方法，可以根据需要设置最大快充时间(33 ~ 264 min)，本设计中设置为120min。
系统还实现了电池电量的检测。在图4中，电池电压由放大器OP07EP检测，并发送到模数转换电路ci
电池的电压输出为7.2 V，在充满状态下可以达到7.4 ~ 7.6 V。单片机使用的电压为3.3 V，DBPL信号产生电路需要的电压为5 V，需要DC-DC转换电路将7.2 V的额定电压转换为5 V和3.3 V，采用两级转换：第一级将7.2 V电压转换为5 V电压提供给DBPL信号产生电路，第二级将5 V电压转换为3.3 V提供给单片机。系统采用SPX1117(SPX1117-5和SPX1117-3.3)作为DC-DC转换电路中的稳压芯片。芯片的特点是低压差，0.8A时压差只有1.1V，电压可选(5 V和3.3V)。DC-DC转换电路如图5所示。
2测试结果系统设计完成后，进行了详细的测试。测试结果表明，通过单片机编程可以很好地控制输入信号，信号源输出的正弦波幅值和脉冲波幅值满足应用要求，可广泛用于模拟测试和工程实验。如果需要进一步放大，必须连接外部放大电路和外部电源。DBPL编码信号传输速率为564.48 kb/s，电源管理电路能有效管理电池，充电时间保持在120 ~ 140 min左右。电池充满后，进入涓流充电。在使用过程中，单片机可以实时监测电池电量，并通过A/D转换电路进行报警。DC-DC转换电路输出电压稳定，功耗低。
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