【正文】 原理概述 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。用來(lái)產(chǎn)生載頻振蕩的電路一般有多諧振蕩器、互補(bǔ)振蕩器和石英晶體振蕩器等由低頻振蕩器產(chǎn)生的低頻調(diào)制波 ,一般為寬度一定的方法。其優(yōu)點(diǎn)是 : ①容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。超再生電路實(shí)際上是一個(gè)受控間歇振蕩的高頻振蕩器 ,這個(gè)高頻振蕩器采用電容三點(diǎn) 式振蕩器 ,振蕩頻率和發(fā)射器的發(fā)射頻率相一致。反之亦然。 (2) 自定義 編碼方式 : 調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)都由自己定義 ,采用這種編碼方式時(shí)一般都需要采用軟件解碼。雖然專用芯片使用簡(jiǎn)便 , 但對(duì)于某些場(chǎng)合卻并不適用。因?yàn)槿缜八?, 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波頻率比較低 , MCU 的速度完全可以滿足要求。 為了滿足上述對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊? , 傳輸指令的傳送可以通過(guò)改變光學(xué)載體 （紅外線）的編碼來(lái)傳輸 ,其字長(zhǎng)可以變化 ,即一個(gè)字可以包括不同的二進(jìn)制位數(shù) .在傳輸系統(tǒng)中有 3 種“二進(jìn)制位”的表示方法 ,即通常所說(shuō)的“ 0” ,“ 1”的表示方法。 移頻鍵控方式用兩種不同的脈沖頻率分別表示二進(jìn)制數(shù)的“ 0”和“ 1” 。 在 FSK方式中，相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個(gè)固定值 。 ,在長(zhǎng)虹、創(chuàng)維等彩電的控制器中 ,就采用了這種雙相調(diào)制方式。 曼徹斯特編碼“二進(jìn)制位”的表示方法如圖 13 所示。 圖 14 傳輸“二進(jìn)制位”的脈沖調(diào)制方式 脈寬調(diào)制編碼方式 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向 脈寬調(diào)制編碼方式 可以極大地延長(zhǎng)通信距離。用圖 15（ b）表示二進(jìn)制信號(hào)中的低電平‘ 0’ ,其特征是脈沖中高電平的寬度和低電平的寬度不相等 ,低電平的寬度是高電平的二倍 ,相當(dāng)于一個(gè)脈沖的高電平加上兩個(gè)脈沖的低電平。按其編碼與解碼功能可分為以下三類 : (1) 控制數(shù)據(jù)的地址加密編碼與解碼器 : 這類電路的特點(diǎn)是在地址加密編碼的同時(shí)還可以進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的編解碼。適用于可靠性要求較高 ,但只進(jìn)行簡(jiǎn)單的開關(guān)或增減控制的場(chǎng)合。 一般來(lái)說(shuō)硬件解碼相對(duì)軟件解碼成本較高 ,并且當(dāng)系統(tǒng)因更改或升級(jí)改變了編碼方式 時(shí) , 接收的硬件就要做相應(yīng)的更改 ,缺乏一定的靈活性。對(duì)于脈寬調(diào)制(PWM),只要識(shí)別出每個(gè)脈沖的高 (或低 )電平寬度即可完成解碼。 (3)丟棄接收到的不完整信息幀。解碼采用軟件解碼 , 如果從一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平過(guò)后 , 若讀到的電平為低 , 說(shuō)明該位為“ 0” , 反之即可判定為編碼“ 1”。 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 通訊中幾個(gè)重要的方面包括傳輸速度、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)的完整性等 ,也就是要求解碼能盡可能準(zhǔn)確。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是為了進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸所制定的標(biāo)準(zhǔn)。 圖 16 基于字節(jié)傳輸?shù)臒o(wú)線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)格式 5 個(gè)脈沖高電平 5 個(gè)脈沖低電平 高位在前，低位在后 起始位 8 位數(shù)據(jù) 第 7 頁(yè) 共 48 頁(yè) 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào) 為了使數(shù)據(jù)傳送的距離較長(zhǎng)，在發(fā)射信號(hào)前要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的方法是將原信號(hào)與一個(gè)載波相與。 對(duì)移動(dòng)通信的數(shù)字調(diào)制和解調(diào)器技術(shù)的要求如下： （ 1）在信道衰落條件下，誤碼率要盡可能低； （ 2）發(fā)射頻譜窄，對(duì)相鄰信道干擾小； （ 3）高效率的解調(diào)，以降低移動(dòng)臺(tái)功耗，進(jìn)一步縮小體積和成本； （ 4）能提供較高的傳輸速率； （ 5）易于集成。同時(shí)， AT89S51 可降至 0HZ的靜態(tài) 邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 全靜態(tài)工作模式： 0HZ33MHZ 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端使用。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以作為輸入口。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 P3口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表 11 P3 口的第二功能列表 P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序效驗(yàn)的控制信號(hào)。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN:程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)區(qū)的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每當(dāng)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi) 部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（ POF）在特殊功能寄存器 SFR 中 PCON 的第 4位，電源打開時(shí) POF置“ 1”，它可以由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： AT89S51 的具有 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可以利用間接尋址方式進(jìn)行， 128 直接均可以設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1： 在單片機(jī)中有兩個(gè)特殊功能寄存器與定時(shí) /計(jì)數(shù)有關(guān) ,這就是 TMOD 和 TCON。 晶體振蕩器的選擇 AT89S51 中有一個(gè)用語(yǔ)構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。采用外部時(shí)鐘的電路如圖所示。本系統(tǒng)單片機(jī)的晶振采用 6MHZ 的晶振。在本系統(tǒng)中，我們采用的收發(fā)模塊是 QwikRadio174。射頻發(fā)射模塊 有以下特點(diǎn)： 第 12 頁(yè) 共 48 頁(yè) ◆ 支持幅移鍵控 (ASK)/鍵控通斷 (OOK)調(diào)制方式 ◆ 數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 20Kbps ◆ 可與各種超再生和超外差接收器配合使用 ◆ 與 QwikRatio 系列接收器配合使用，能在實(shí)現(xiàn)可靠鏈接的同時(shí)，大大的降低系統(tǒng)成本 ◆ 待機(jī)電流極小，小于 ◆ 天線自動(dòng)調(diào)諧功能 ,消除了模塊生產(chǎn)過(guò)程中的手工調(diào)諧工序 .也能自動(dòng)適應(yīng)阻抗變化和觸摸效 應(yīng) 表 12 射頻發(fā)射模塊參數(shù)表 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射芯片 MICRF102 的應(yīng)用說(shuō)明 概述 MICRF102 是 Micrel 公司 QwikRatioTM 系列發(fā)射器（ Transmitter）的成員之一，工作在 300~470MHz ISM 頻段，適用于各種無(wú)線遙控 /數(shù)傳領(lǐng)域。 MICRF102 與 QwikRatioTM 系列接收器配合使用，能在實(shí)現(xiàn)可靠鏈接的同時(shí)，大大的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低系統(tǒng)成本。通過(guò)晶振接 VSS，或以 AC 耦合方式輸入峰峰值為 的時(shí)鐘信號(hào)。驅(qū)動(dòng)環(huán)路天線高端 8 ASK ASK （幅移鍵控）信號(hào)輸入 技術(shù)參數(shù) 極限工作條件（說(shuō)明 1） 最大電源電壓（ VDD ） ???????????????????? +6V 輸入 /輸出端電壓? ?????????????? ~V + 儲(chǔ)存溫度范圍??? ? ? ?????????????? 65℃ ~+150℃ 焊接溫度（焊接時(shí)間 10s） ?? ???? ? ? ???????? +300℃ ESD 額定值見說(shuō)明 3 額定工作條件 (說(shuō)明 2) 電源電壓（ VDD ）? ??? ? ? ? ??????????? +~+ 最大電源紋波? ?? ??? ??? ?? ???????????? 10mV PC 端電壓范圍 (VPC)?? ? ????????????? ? 150mV~350mV 工作環(huán)境溫度（ TA ） ? ???? ? ? ??????????? 0~+85℃ 工作頻率范圍 ??????????????????? 300MHz~470MHz 特性參數(shù) 表中參數(shù)如無(wú)特別聲明 ，均在以下條件測(cè)得 ≤ VDD ≤ ， VPC=， TA=25℃， fREFOSC=， STBY＝ VDD 。 4. 工作電流和發(fā) 射功率均為 PC（功率控制）端控制電壓的函數(shù)。 7. 可變電容調(diào)節(jié)范圍表征芯片在保證標(biāo)稱發(fā)射頻率狀況下天線元件離散的容忍度。 MICRF102 的發(fā)射模塊 TX1022A 符合 FCC 部分有關(guān)最高發(fā)射強(qiáng)度的規(guī)定。 功率控制單元檢測(cè)天線信號(hào)，控制功放偏置電流，以校正發(fā)射功率。 2）設(shè)計(jì) PCB 環(huán)形天線 3）計(jì)算天線總的匹配電容 4）計(jì)算串聯(lián)和并聯(lián)電容。若選擇晶振，則其等效串聯(lián)電阻 ESR應(yīng)不大于 20 歐姆。上式只是天線電感的近似算法，實(shí)際的天線電感會(huì)隨 PCB 材料、厚度和接地面的不同而有所變化，精 確的測(cè)定可借助于射頻網(wǎng)絡(luò)分析儀。另外，流入內(nèi)部變?nèi)萜鞯慕涣麟娏骶街挡灰^(guò) 16mA，在天線尺寸不太大的情況下，并聯(lián)電容可以吸收掉一部分電流。好的天線設(shè)計(jì)可在 3 米處獲得 67～ 80 的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用均衡考慮。 MICRF102 的自動(dòng)調(diào)諧功能，消除了模塊生產(chǎn)過(guò)程中的手工調(diào)諧工序，也能在使用中自動(dòng)適應(yīng)阻抗變化和“觸摸”效應(yīng)。輸出消隱是保證MICRF102 符合 FCC 等發(fā)射規(guī)定的關(guān)鍵，它使發(fā)射只有在頻率合成器完全正常工作時(shí)才會(huì)進(jìn)行，避免了無(wú)意發(fā)射。實(shí)際上小環(huán)路天線可獲得與偶極天線相近的特性。 第 21 頁(yè) 共 48 頁(yè) 圖 115 電源旁路 匹配電容計(jì)算 315MHz 天線電感計(jì)算 Length_mils=2815 dmils=70 k= Length=(Length_mils )/1000 d=(dmils )/1000 Length= d= L= Length In(Length/) 109 k L=44 109 其中，天線長(zhǎng)度 Length 和銅帶寬度 d 單位均為 mm；天線電感 L 單位為 H。 315M 是國(guó)家無(wú)委會(huì)允許的民用頻點(diǎn)，而 433MHz（國(guó)際通用數(shù)傳頻率，無(wú)需無(wú)委會(huì)批準(zhǔn)） 。 超再生和超外差接收機(jī)的性能區(qū)別： 超再生和超外差電路性能各有優(yōu)缺點(diǎn)，超再生接收機(jī)價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但是缺點(diǎn)也很明顯，那就是頻率受溫度漂移大，抗干擾能力差。所以說(shuō) MICRF002 是真正意義上的“天線高頻 AM信號(hào)輸入，數(shù)字信號(hào)輸出”的單片接收器件。和傳統(tǒng)的超外差式接收器類似 ,需要發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率特別精確穩(wěn)定，所以通常都需要石英晶振和聲表面濾波 SAW (Surface Acoustic Wave)。 %誤差的陶瓷振蕩器代替。 AM輸入信號(hào)的解調(diào)及濾波都集成 在 MICRF002 片內(nèi) ,從而不需要設(shè)計(jì)外部濾波器。完全的單片 UHF 接收器件 自動(dòng)調(diào)諧 ,無(wú)需手動(dòng)調(diào)節(jié) 喚醒功能用于使能外部解碼板和 MCU 遙控鍵盤 C to +85 176。C to +85 176。 8pin封裝可以用于設(shè)計(jì)更低成本的產(chǎn)品。 2/3 VSSRF IC 的返回地。 4 （ 2） ANT RF 信號(hào)輸入腳，內(nèi)部交流耦合。 5 VDDRF 電源正 VDDBB 和 VDDR 應(yīng)在引腳焊盤處直接相連，還需加去耦電容到 VSSRF， PCB 走線應(yīng)盡可能短。 7 （ 4） CTH 獲取調(diào)制波的平均值，用于內(nèi)部數(shù)據(jù)比較器的參考信號(hào)。 12 WAKEB 輸出腳，當(dāng) IC 檢測(cè)到有 RF 信號(hào)輸入時(shí)輸出低電平和CMOS 電平兼容。此引腳由內(nèi)部上拉到 VDD。 16 SWEN IC 的模式控制腳 SWEN=HIGH 時(shí)： SWP 模式 SWEN=LOW 時(shí)：超外差式接收（ FIXED） 額定參數(shù) 電源電壓 (VDDRF,VDDBB)? ..+7V I/O 端口電壓 ???? .. to VDD+ 節(jié)點(diǎn)溫度 ?????? +150℃ 儲(chǔ)藏溫度范圍 ???? 65℃ to +150℃ 第 27 頁(yè) 共 48 頁(yè) 焊接溫度 (焊接時(shí)間 10 秒 )??? +260℃ 工作參數(shù) 電源電壓 (VDDRF,VDDBB)??? . to 工作環(huán)境溫度范圍 (TA)????? .40℃ to +85℃ 封裝熱敏電阻θ jA(16 Pin DIP)??? 90℃ /W 封裝熱敏電阻θ jA(16 Pin SOIC)??? 120℃ /W 防靜電 ESD靈敏度 :符合 1ESD 級(jí) 測(cè)試要求 (手工模式 ,HBM),依據(jù) MILSTD883C 標(biāo)準(zhǔn) ,采用方法 :Method 3015 要求防靜電存儲(chǔ) ,防 靜電操作。 SWEN：選擇芯片工作模式。為減少內(nèi)部振蕩器掃動(dòng)對(duì)接收的影響，在 SWP 模式下，數(shù)據(jù)波特率應(yīng)小于 第 28 頁(yè) 共 48 頁(yè) 。 SEL0， SEL1：選擇解調(diào)濾波器帶寬。限幅電平時(shí)間常數(shù)根據(jù)解碼器類型、數(shù)據(jù)格式和波特率不同而不同，但通常介于 5