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單片機(jī)雙工無(wú)線串行傳輸方案探討
單片機(jī)雙工無(wú)線串行傳輸方案探討
 更新時(shí)間:2009-9-27 16:19:59  點(diǎn)擊數(shù):0
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我們知道,RSR232串行口傳輸協(xié)議的最大有效距離是10M,且為有線傳輸,這給一些需要遠(yuǎn)距離傳輸控制帶來(lái)很大的不便。根據(jù)課題需要,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于特高頻(300M以上)無(wú)線傳輸方法,實(shí)際使用效果連好,能滿足一般的傳輸和控制,可應(yīng)用于微機(jī)、單片機(jī)等控制領(lǐng)域。對(duì)于誤碼率要求較高的場(chǎng)合,建議采用CRC編碼減少誤碼率。

一、調(diào)制與發(fā)射

      常見的模擬調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相,常見的數(shù)字調(diào)制方法有頻移鍵控、幅移鍵控等。OOK調(diào)制方式雖性能較差,但電路簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)容易,工作穩(wěn)定,被廣泛應(yīng)用于無(wú)線防盜和保安領(lǐng)域。如汽車、摩托車報(bào)警器,倉(cāng)庫(kù)大門,以及家庭保安系統(tǒng)中,大多使用這一類型電路。見圖1
 
       早期的發(fā)射器使用的是LC振蕩電路,但該電路受分布參數(shù)的影響太大, 頻率漂移較為嚴(yán)重,穩(wěn)定性不好,且調(diào)試復(fù)雜,現(xiàn)已基本不用。取而待之的是高穩(wěn)定性的新型器件,常見的有聲表濾波器、陶瓷諧振器等。
       聲表濾波器在高頻電子通訊中應(yīng)用很廣泛。這種濾波器體積小,重量輕,中心頻率可做的很高,相對(duì)帶寬較寬,具有理想矩形系數(shù)的選頻特性。并且這種濾波器可采用與集成電路工藝相同的片面加工工藝,制造簡(jiǎn)單,成本低,重塑性和設(shè)計(jì)靈活性高,可大量生產(chǎn)和加工,是一種應(yīng)用日益廣泛的濾波器。
       與晶振電路相比,聲表振蕩電路簡(jiǎn)單多了。圖1電路為常見的發(fā)射機(jī)電路,由于使用了聲表器件,電路工作非常穩(wěn)定,即使手抓天線、聲表器或電路其他部位,發(fā)射頻率均不會(huì)漂移。本電路有效傳輸距離可達(dá)200米以上。
       利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器,稱為陶瓷濾波器。常用的陶瓷濾波器是由鈦酸鉛[Pb(ZrTiO3)]制成。
       與其他濾波器相比較,該濾波器制作工藝簡(jiǎn)單,且能方便的焙制成各種形狀,適合濾波器的小型化;而且耐熱性耐濕性能較好,很少受外界影響。其QL值通常為幾百,比LC濾波器的高,但比石英晶體振蕩的低。因此做濾波器時(shí)通頻帶沒(méi)有石英晶體那樣窄,選擇性也比石英晶體濾波器差。目前陶瓷濾波器被廣泛應(yīng)用于接收機(jī)和其他儀器。

二、接收與解調(diào)

        常見的接收電路有超再生電路和超外差電路,超再生電路成本低,功耗可小到100uA左右,調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級(jí)高放、一級(jí)振蕩、一級(jí)混頻以及兩級(jí)中放的超外差接收機(jī)差不多。但超再生電路的工作穩(wěn)定性和選擇性都比較差,所以抗干擾能力也很差。
超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好,現(xiàn)在有許多公司生產(chǎn)了許多接收超外差單片電路,只要外接很少的元件就能解調(diào)出調(diào)制信號(hào)。如美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路接收及解調(diào)電路MICRF001和MICRF002,它們是專為無(wú)線數(shù)字通信設(shè)計(jì)的解調(diào)電路,只要很少的外圍元件就可以將模擬調(diào)制的高頻信號(hào)解調(diào)出數(shù)字信號(hào),使用非常簡(jiǎn)單。
 

四、單片機(jī)全雙工無(wú)線傳輸方案
        發(fā)射電路采用圖1電路,接收電路采用圖2電路,通信距離不小于200M。ICRF002美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路,可完成接收及解調(diào)。MICRF002是MICRF001的改進(jìn)型,與 MICRF001相比,功耗更低,并具有電源關(guān)斷控制端,可方便的與單片機(jī)接口。MICRF002性能穩(wěn)定,使用非常簡(jiǎn)單。,ICRF002使用陶瓷諧振器,換用不同的諧振器,接收頻率可覆蓋300-440MHz。MICRF002具有兩種工作模式:掃描模式和固定模式。掃描模式接受帶寬可達(dá)幾百KHz。此模式主要用來(lái)和LC振蕩的發(fā)射機(jī)配套使用,因?yàn),LC發(fā)射機(jī)的頻率漂移較大,掃描模式下的數(shù)據(jù)通訊速率約為每秒2.5KBS。固定模式的帶寬僅幾十 KHz,此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機(jī)配套,數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒鐘10KBytes。工作模式選擇通過(guò)MICRF002的第16腳(SWEN)實(shí)現(xiàn)。另外,使用喚醒功能可以喚醒譯碼器或CPU,以最大限度地降低功耗。
圖3是AT89C52組成的256路點(diǎn)滴數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)原理圖,主機(jī)與從機(jī)之間可無(wú)線全雙工串行通信。單片機(jī)串行口發(fā)送端與圖1電路的數(shù)據(jù)輸入端相連,數(shù)據(jù)接收端與圖2電路的數(shù)據(jù)輸出端相連。AT89C52的通訊撥特率設(shè)置為 9.8KB,T2工作于方式2,用作撥特率發(fā)生器。顯示和鍵盤管理用的是HD7279芯片。該芯片屬于I2C總線器件,能管理64個(gè)鍵盤和16位數(shù)碼管,或者64位LED,使用非常方便。

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