【正文】 //寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù) halSpiStrobe(CCxxx0_STX)。 當(dāng) CC1101 狀態(tài)不正常時可以通過程序控制來復(fù)位芯片，復(fù)位的時序如圖 所示。 程序編寫時，首先需對用到的參數(shù)進(jìn)行定義，和標(biāo)號的定義一樣，使用的字符必須易于理解，可以使用英文單詞和漢語拼音的縮寫形式，這對今后自己的辨讀和排錯都是有好處的。這種情況下一般要求采用實在時地任務(wù)操作系統(tǒng)，并要求這個系統(tǒng)具備優(yōu)良的實時控制能力。 對于 機(jī)電一體化的設(shè)計人員，往往需要同時考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。單字節(jié)訪問方式期望地址的突發(fā)位為 0及 1 數(shù)據(jù)字節(jié)。 （ 3） 64字節(jié) TX FIFO和 64字節(jié) RX FIFO通過 0x3F被訪問。命令濾波寄存器的訪問和一個寄存器的寫操作一樣，但沒有數(shù)據(jù)被傳輸。命令濾波可被視為 CC1101 的單字節(jié)指令。突發(fā)訪問，不管是讀訪 問還是寫訪問，必須通過設(shè)置 CSn 為高來終止。當(dāng)對寄存器寫時，每當(dāng)一個待寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)傳輸?shù)?SI 腳時，狀態(tài)字節(jié)將被送至 SO 腳。 表 43 SPI 接口定時要求 參數(shù) 描述 最小值 最大值 FSCLK SCLK 頻率 100 納秒延遲之間插入地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)（單一存?。? 或地址和數(shù)據(jù)之間，數(shù)據(jù)字節(jié)之間（突發(fā)存?。．?dāng) CSn變低，在開始轉(zhuǎn)換頭字節(jié)之前， MCU 必須等待，直到 SO 腳變低。這個接口同時用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束 中斷標(biāo)志 。用于 CPU 與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊。時鐘相位（ CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳 輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在 SPI 傳輸中，數(shù)據(jù)是同步進(jìn)行發(fā)送和接收的。 無線遙控開關(guān) 的地址通過 DEVICE_ADDR[7:0]寄存器來設(shè)置，最大地址為 255。無線數(shù)據(jù)傳輸速率越高，傳輸時間越短，本文選擇無線數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbps，根據(jù) ()式，可計算出 MDMCFG4 寄存器中 的 DRATE_E[3:0]位和寄存器 MDMCFG3 的值。 （ 1）工作頻率的設(shè)置 根據(jù) CC1101 數(shù)據(jù)手冊可知， FREQ FREQ1 和 FREQ0 三個寄存器負(fù)責(zé)工作頻率控制。 CC1101 的 TX FIFO（發(fā)射先進(jìn)先出堆棧）和 RX FIFO（接收先進(jìn)先出堆棧）也可以用同樣的讀寫方式進(jìn)行訪問，只是使用與配置寄存器不同的地址段加以區(qū)別。 圖 CC1101 讀寫操作時序圖 在讀或是寫寄存器時，首先要在 SI 管腳寫入寄存器地址字節(jié)。 CC1101 通過 4 線 SPI 兼容接口（ SI,SO,SCLK 和 CSn）配置， 無線遙控開關(guān) CC1101 的接口方式如圖 所示，這個接口同時用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。 CC1101 支持 4 種工作頻率，即 31 43 868 和 915MHz， 它們都屬于 ISM 頻段，不需要申請。在軟件上對 CC1101 進(jìn)行重新配置，增加發(fā)射功率和降低無線數(shù)據(jù)傳輸速率可以得到更遠(yuǎn)的通信距離。 通過 無線 遙控開關(guān)控制器 和 無線 遙控開關(guān)接收器 來測試無線通信模塊的通信距離。四分之一波長天線是最簡單的天線，如果無線通信模塊的工作頻率為 433MHz，通過計算可以得出無線通信模塊四分之一波長天線的長度大約為 17 厘米左右，這樣的長度很明顯不適合無線 遙控開關(guān) 的使用。 這是理想狀況下的傳輸距離，在實際應(yīng)用中，由于無線通信要受到各種外界因素的影響，如大氣、阻擋物、多徑效應(yīng)等，這些不確定因素造成的損耗會使得通信距離與理論計算的傳輸距離相差很大。通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。 C8051F310 芯片 的引腳間距非常小，這給焊接時帶來極大困難，極易造成虛焊現(xiàn)象，焊接后要對每個引腳仔細(xì)檢查。特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯誤。 經(jīng)過以上對電源輸出電壓的濾波處理后，電源輸出端的尖脈沖得到了很好的處理，將電源輸出端連接到芯片引腳供電端時再加上去耦和旁路電容，會得到更加平穩(wěn)的電源 。較大容量的濾波電容有利于改善輸出紋波和瞬態(tài)響應(yīng)。 通過對以上兩種方案的比較，雖然方案一能夠使無線遙控開關(guān)正常工作，但綜合考慮其性能都不及方案二，所以采用方案二來進(jìn)行無線遙控開關(guān)的電源設(shè)計，選用 LM1117芯片來降壓。 （ 2） 采用 ，通過 LM1117 將其 穩(wěn)壓到 。 由于無線遙控開關(guān)的工作電壓是 ，所以至少需要 2 節(jié)堿性電池串聯(lián)才能滿足要求。開關(guān)電源主要指 DCDC 變換器，主要包括升壓式（ VoutVin）、降壓式（ VoutVin）和反轉(zhuǎn)式（ |Vout|Vin）三種類型。 第 16 頁 共 41 頁 16 線性穩(wěn)壓電源因其內(nèi)部調(diào)整管工作在線性范圍而得名。非編碼鍵盤識別按鍵的方法有兩種 :一是行掃描法，二是線反轉(zhuǎn)法。 CPU 對鍵盤掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式， CPU 空閑時掃描鍵盤。此時列線的電平由行線的電位所決定。消除按鍵抖動及多鍵按下。用于計算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤按其 第 15 頁 共 41 頁 15 結(jié)構(gòu)形式可分為兩類 :一類是編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵 的識別由專用的硬件來實現(xiàn) 。在 MCU和其它芯片的電源供電端也分別加入去耦和旁路電容，以減少電源噪聲帶來的影響。 圖 電源星形布線 為了解決電源對電路的干擾，本文從兩個方面考慮的：一是采用電源星形布線法，如圖 所示。如果不能使數(shù)字信號與射頻信號很好地分離。 圖 無線通信模塊的 PCB 示意圖 （ 3）無線 遙控開關(guān) 的數(shù)字部分對射頻電路的抗干擾設(shè)計 數(shù)字電路和射頻電路單獨工作，可能各自工作良好。 第 13 頁 共 41 頁 13 （ 2）無線通信模塊 PCB 的布線設(shè)計 在基本完成元器件的布局后，就要開始布線了。在不需要 CC1101 進(jìn)行無線通信時將其關(guān)閉，需要時再打開，這樣做的目的也是降低功耗，延長電池的使用壽命。 CC1101 單片集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如圖 所示。電路主要工作在 31 43 868 和 915MHz 的 ISM 和 SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以設(shè)置為 300～ 348MHz、 400～ 464MHz 和 800～ 928MHz 的其它頻率。器件內(nèi)還集成了外部振蕩器驅(qū)動電路，允許使用晶體、陶瓷諧振器、電容、 RC 或外部時鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘。在設(shè)計一個多任務(wù)實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。 CIP 一 51 采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。端口 ST和 JTAG 引腳都容許 SV的輸入信號電壓。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、單步、運行和停機(jī)命令。 具有片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD 監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F310 是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。具有 5個捕捉 /比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器 /定時器陣列 (PCA)。16KB 可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲器 。下面列出了一些主要特性，高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP 一 51內(nèi)核 (可達(dá) 25MIPS)。 圖 片內(nèi)時鐘和復(fù)位電路 第 9 頁 共 41 頁 9 8051兼容的無線單片機(jī)目前全世界共有 4種，但主流的是 chipcon 公司的 cc1010, Nordic公司的 nRF24E1/nRF9E5。 2%。 第 8 頁 共 41 頁 8 圖 C8051F310 實物圖 MCU有多達(dá) 8個復(fù)位源：上電復(fù)位電路（ POR）、一個片內(nèi) VDD 監(jiān)視器（當(dāng)電源電壓低于 VRST 時強(qiáng)制復(fù)位）、一個看門狗定時器、一個時鐘丟失檢測器、一個由比較器 0提供的電壓檢測器、一個軟件強(qiáng)制復(fù)位、外部復(fù)位輸入引腳和 FLASH 讀 /寫錯誤保護(hù)復(fù)位。 C8051F31x 系列 MCU 在 CIP51 內(nèi)核和外設(shè)方面有幾項關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。遙控裝載機(jī)的成功運用消除了以往環(huán)境惡劣，視線不清，高溫落渣帶 來的事故隱患，使操作人員從惡劣的環(huán)境中解脫出來，提高了清渣作業(yè)效率、改善冶金工人的工作環(huán)境，降低工人的勞動強(qiáng)度； （ 6）建筑塔吊：在歐洲、北美超過 60%的建筑回轉(zhuǎn)式塔吊采用無線遙控方式控制，不僅在設(shè)備制造時節(jié)省成本（無空中操作臺），安全性和可靠性也得到充分保障，提高了施工效率； （ 7）其它方面：隨著工業(yè)無線遙控器技術(shù)的發(fā)展，在裝載機(jī)、調(diào)車機(jī)車、液壓機(jī)械和移動車輛港口裝卸船機(jī)等設(shè)備中，工業(yè)無線遙控器都得到了廣泛應(yīng)用，市場前景極為廣闊。操作員可以選擇最近的地點對位鉆孔，而不必呆 在距鉆孔作業(yè)點十米以外的鉆孔機(jī)的操作臺上。我國的開放頻段規(guī)定為 315mHz和433mHz，本課題選用 433 mHz頻段。 無線電遙控器是利用無線電信號對遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。隨著生活水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能型無線遙控技術(shù)取代傳統(tǒng)的手動控制，已成為現(xiàn)代生活的一種時尚。由于無線電波是由發(fā)射點向四面八方傳播，可以穿過阻擋物，而且可以傳播到很遠(yuǎn)的距離，因此它的控制可以在很大區(qū)域和空間內(nèi)實現(xiàn)，成為遙控的主要方式，在國防、軍事、生產(chǎn)、建設(shè)和日常生活中有極廣泛的應(yīng)用。到現(xiàn)今，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使得遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。在需要遠(yuǎn)距離穿透或者無方向性控制領(lǐng)域，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器較易 解決 ，基于本課題的設(shè)計要求，所以選擇無線電遙控。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 紅 外遙控常用的載波頻率為 38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz 晶振來決定的。超外差式解調(diào)電路與超外差收音機(jī)相同，它是設(shè) 第 3 頁 共 41 頁 3 置一本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號，與接收到的載頻信號混頻后，得到中頻信號，經(jīng)中頻放大和檢波，解調(diào)出數(shù)據(jù)信號。 無線電遙控與紅外遙控的對比 無線電遙控器（ RF Remote Control）是利用無線電信號對遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。 （ 2） 發(fā)射 和接收 裝置： 無線收發(fā)單元選用 CC1101 射頻芯片。 本系統(tǒng)是基于 單片機(jī) 的 無線遙控器 ，它 以高可靠性、高性價比， 在 工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 通常情況下，單片機(jī)在獲取數(shù)據(jù)后，還需要將數(shù)據(jù)傳送出去。 課題研究背景和意義 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展 ，近距離無線通信技術(shù)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。一個簡易無線傳輸系統(tǒng)可以由微控制器，單片射頻收發(fā)芯片以及少量外圍和顯示設(shè)備 等 構(gòu)成， 本課題主要研究的是由 C8051F310 單片機(jī)最小系統(tǒng)和 CC1101 無線通信模塊組合而成的多路無線遙控器。 Remote control III 目 錄 引言 ………………………………………………………………………………………… 1 1 設(shè)計任務(wù)分析 ………………………………………………………………………… 1 設(shè)計要求 ……………………………………………………………………………… 1 課題研究背景和意義 …………………………………………………………………… 1 課題研究的內(nèi)容 和 方案論證………… ………………………………………………… 2 2 無線遙控概述 ………………………………………………………………………… 2 無線電遙控 技術(shù)………………………………………………………………………… 2 無線電遙控 技術(shù)的發(fā)展………………………………………………………………… 4 無線 電 遙控器的應(yīng)用 …………………………………………………………………… 5 3 硬件電路的設(shè)計 …………………………………………………………………… 7 C805lF310 微控制器 ………………………………………………………………… 7 CC1101 通信模塊的 設(shè)計 …………………………………………………………… 10 CC1101 模塊簡介 … … ………………………………………………………………… 10 基于 CC1101 的射頻電路 PCB 設(shè)計 ………………………………………………… 12 矩陣 鍵盤的設(shè)計 ……………………………………………………………………… 14 電源電路的設(shè)計 … ……………………………………………………………………… 15 硬件電路的焊接 ……………………………………………………………………… 17 4 電路模塊的 對接 …………………………………………………………………… 18 通信距離 的 測試 …… …………… …………………………………………………… 18 無線通信模塊的程序設(shè)計與實現(xiàn) … …………………………………………………… 20 CC1101 的配置方式 … ………………………………