【正文】 響設(shè)備的通信距離，溫度升高會引起發(fā)射功率減小及接收靈敏度降低而減小通信距離。（2）電磁環(huán)境：工作環(huán)境周圍如果存在直流電機(jī)、高壓電網(wǎng)、開關(guān)電源、電焊機(jī)、高頻電子設(shè)備、電腦等設(shè)備會對無線通信設(shè)備的信號造成干擾，影響設(shè)備的通信距離。所以相同的無線數(shù)傳設(shè)備在不同的工作環(huán)境里能夠達(dá)到的傳輸距離是不相同的。 無線通信距離分析及天線設(shè)計無線電波在介質(zhì)或介質(zhì)分界面的影響下，會有折射、反射、散射、繞射和吸收等現(xiàn)象。這三種模式各有其特點，同步曼徹斯特碼抗干擾能力最好，但是波特率要低一倍，異步傳輸U(kuò)ART實現(xiàn)起來最簡單，但是抗干擾能力最差，而同步NRZ抗干擾能力比UART要好，但稍差于同步曼徹斯特碼，實現(xiàn)難度也介于兩者之間。結(jié)構(gòu)配置數(shù)據(jù)在低功耗模式期間將被保留，但在切斷電源時不會被保留。PDO在PCLK負(fù)沿時被設(shè)置，在正沿時讀出數(shù)據(jù)。配置寄存器能夠通過同樣的參數(shù)配置接口被微控制讀取。在地址和數(shù)據(jù)發(fā)送期間，PSEL要保持低電平。將CC1020設(shè)為低功耗模式，只需發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，因此所需的時間不到2μs。每一幀數(shù)據(jù)包括Address（地址）7位，R/W（讀/寫）1位，Data（數(shù)據(jù)）8位。每一個寄存器的地址是7位，1位作為讀/寫標(biāo)志位，用來初始化讀或?qū)懙牟僮鳌? CC1020與C8051F310的接口配置CC1020內(nèi)部有52個寄存器，其中工作模式配置寄存器占33個。當(dāng)PSEL引腳端無效(保持高電平)時(PSEL引腳端低電平有效)，PCLK、PDI和PDO是高阻抗輸入狀態(tài)。微控制器的兩個端口（也可以只用其中一個雙向口）與CC1020的DIO端相連，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。微控制器使用4個端口與CC1020的4線串行接口（PDI、PDO、PCLK、PSEL）相連，PDO與微控制器的一個輸入端連接，PDI、PCLK和PSEL連接到微控制器的輸出端。此外，該程序還為用戶提供輸入/輸出匹配電路所需的元器件值。SmartRF Studio根據(jù)用戶對不同參數(shù)的選擇可以產(chǎn)生所有CC1020需要的結(jié)構(gòu)配置數(shù)據(jù)。 CC1020典型應(yīng)用電路CC1020結(jié)構(gòu)配置：CC1020在不同的應(yīng)用中可以被設(shè)置到最佳性能，以下關(guān)鍵參數(shù)可通過可編程結(jié)構(gòu)配置寄存器來編程：接收/發(fā)射模式；射頻輸出功率；頻率合成器關(guān)鍵參數(shù)：射頻輸出功率、頻移鍵控（FSK）頻偏和晶體振蕩器基準(zhǔn)頻率；合成器鎖定指示模式；Powerdown/Powerdown模式；晶振Powerdown/Powerdown模式；數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)格式（NRZ\Manchester編碼或UART串口）；數(shù)字RSSI（接收信號強度指示器）和載波偵聽檢測；FSK/GFSK/OOK調(diào)制。電源去耦和濾波：必須使用電源去耦和濾波。C7和C8在高環(huán)路帶寬的應(yīng)用中可以略去。晶振：一個外部晶振加上2個負(fù)載電容C4和C5與內(nèi)部電路構(gòu)成晶體振蕩器。匹配網(wǎng)絡(luò)的元器件數(shù)值可以利用軟件SmartRF Studio計算。C60、L2和C3用于將發(fā)射器匹配到50Ω。，電路僅需要很少的外部元器件，其中電源去耦電路沒有給出。VDD為電源，GND為地，/RST/C2CK為芯片的復(fù)位引腳或C2開發(fā)接口的時鐘信號引腳，其它引腳均為相應(yīng)的端口引腳。端口 I/O、/RST和 JTAG引腳都容許5V的輸入信號電壓。兩個C2 接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。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。用戶軟件對所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。 下面列出了一些主要特性：l 高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP51內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS） l 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）l 帶模擬多路器、真正10位200 ksps16通道單端/差分ADCl 10位電流輸出DACl 高精度可編程的25MHz內(nèi)部振蕩器 l 8KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器 l 768字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM（128+512） l 硬件實現(xiàn)的SMBus/ I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口 l 4個通用的16位定時器 l 具有3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） l 片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 l 片內(nèi)電壓比較器 l 17個端口I/O（容許5V輸入）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)。該型號單片機(jī)體積小、性能高，能夠快速存取數(shù)據(jù)，也易于系統(tǒng)開發(fā)以及擴(kuò)展，很適合本設(shè)計的需要。： CC1020參數(shù)參數(shù)最小典型最大單位條件RF頻率范圍402470MHz可300Hz步進(jìn)的編程804940MHz可600Hz步進(jìn)的編程溫度范圍4085℃工作電壓3V發(fā)射數(shù)據(jù)速率KBaud曼徹斯特碼或NRZ碼輸出功率20010dBm434 MHz射頻輸出阻抗35+j59Ω434 MHz所占帶寬（GMSK）7KHz434 MHz接收靈敏度115118dBm25KHz信道間隔鏡像頻率抑制無I/Q及相位校驗36dB有I/Q及相位校驗59dB輸入阻抗58j10Ω匹配輸入阻抗39j14Ω接通時間11128Baud中頻（IF）KHz中頻帶寬KHz可編程設(shè)置AFC150HzRSSI動態(tài)范圍63dB晶振頻率MHz晶振精度177。與MCU的數(shù)字接口有兩部分：一是SPI接口（PSEL、PCLK、PDI、PDO），用于對CC1020內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀/寫操作；一是數(shù)據(jù)交換同步接口（DCLK、DIO）。CC1020還提供了接收信號強度RSSI寄存器以對信道進(jìn)行監(jiān)測，該寄存器可以通過SPI接口訪問。射頻輸入信號經(jīng)LNA和LNA2放大后，通過I/Q降頻變換送入IF?？偟膩碚f，CC1020由發(fā)送、接收和數(shù)字接口三部分組成。LNA的輸入阻抗小，能容易地通過一個濾波器或者RF開關(guān)匹配到50Ω阻抗天線接口。對于多級放大器來說，雖然每一級放大器都會產(chǎn)生內(nèi)部噪聲，但主要的噪聲源在第一級。四線SPI串行接口用于結(jié)構(gòu)配置。XOSC_Q1和XOSC_Q2引腳端可接一個晶振。CHP_OUT引腳端是充電泵輸出，VC引腳端是片上VCO的控制點?？稍黾右粋€高斯(Gaussian)濾波器來獲得高斯頻移鍵控(GFSK)。在發(fā)送模式，合成的RF頻率直接饋送到功率放大器(PA)。RSSI為數(shù)字形式，并可通過串行接口讀出。自動增益控制、信道濾波、解調(diào)合位同步都采用數(shù)字化實現(xiàn)。CC1020是一個低IF接收器，接收到的射頻信號被低噪聲放大器（LNA和LNA2）放大后降頻變換為中頻（IF）。發(fā)射電路包含有：RF功率放大器PA（Power Amplifier）、鎖相環(huán)PLL（Phase Locked Loop）、壓控振蕩器VCO（Voltage Controlled Oscillator）、低功耗控制邏輯電路和串行接口電路。CC1020是基于Chipcon’s Smart RF02技術(shù)， CMOS工藝下制造出來的一款窄帶、低功耗、低電壓的單片半雙工UHF（Ultra High Frequency）超高頻收發(fā)芯片，主要用于ISM（Industrial，Scientific and Medical）頻帶和在426/429/433/868/915MHz頻帶的SRD(Short Range Device－近距離設(shè)備)中，也可經(jīng)編程后用于頻率為402MHz470MHz和 804MHz940MHz的多信道設(shè)備。而目前無線模塊中應(yīng)用較多的無線收發(fā)芯片主要有Nordic公司生產(chǎn)的nRF系列和Chipcon公司（現(xiàn)被TI公司收購）生產(chǎn)的CC系列。市場上的無線數(shù)字收發(fā)芯片分為兩類：一類是單獨的接收或發(fā)射芯片，另一類為集成的數(shù)字收發(fā)芯片(一塊芯片上集發(fā)射與接收于一體的半雙工射頻芯片)。不必占用稀缺的頻譜資源，可以節(jié)省很大的初始投資，也不發(fā)生后期使用費用。同時低電壓微功率的數(shù)傳設(shè)備還能保護(hù)工作人員在工作時不受或者減小無線電波輻射的傷害。工作在ISM頻段的無線數(shù)傳模塊大多工作在低電壓微功率條件下。（3）使用微功率無線電設(shè)備不需辦理無線電電臺執(zhí)照手續(xù)，但必須接受無線電管理辦事機(jī)構(gòu)對其產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行必要的檢查和測試。如發(fā)生有害干擾現(xiàn)象時，應(yīng)立即停止使用，并設(shè)法消除有害干擾后方可繼續(xù)使用。ISM頻段在各國的規(guī)定并不統(tǒng)一。在給定的發(fā)射功率下，由于自由空間傳播損耗大以及有源元件的效率差，其工作距離比UHF頻段短。缺點是要求的天線尺寸大。但是如果選擇330MHz的高頻(短波)段，其優(yōu)點是使用適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率可以得到較遠(yuǎn)的工作距離，因為有源元件在此頻段的效率比更高頻段的效率要高。對于使用GSM、GPRS、CDMA等公共網(wǎng)信息平臺的方法，不如無線專用網(wǎng)簡單易用，而且受公網(wǎng)業(yè)務(wù)開通狀況及信號覆蓋范圍的影響，能否在某處使用，完全取決于運行商的系統(tǒng)建設(shè)情況，不如無線專網(wǎng)靈活，另外它的運行費用較高，GPRS是按流量計費，一些無用的信息也會被計費，在節(jié)假日時公網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷會達(dá)到高峰（如短信、彩信等成倍增長），系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)堵塞嚴(yán)重，信息不暢，不能及時發(fā)送或接收有用信息，實時性較差。目前微功率短距離射頻通信技術(shù)在無線抄表、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、非接觸智能卡、安全防火系統(tǒng)、區(qū)域報警系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。用戶無需對無線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實現(xiàn)基本的無線數(shù)據(jù)傳輸功能。射頻芯片一般采用ASK，F(xiàn)SK，OOK，GFSK等調(diào)制方式。一般使用單片數(shù)字射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件即可構(gòu)成專用或通用的無線通信模塊，有的射頻收發(fā)芯片甚至集成了微控制器。本設(shè)計采用短距離無線射頻通信技術(shù)（RF技術(shù)）來進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。目前，無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)可分為兩大類：一是基于蜂窩的接入技術(shù)，如蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)，通用分組無線傳輸技術(shù)(CPRS)、EDGE等。而采用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒梢杂行У慕档统杀?、提高效率，并且不受地理環(huán)境和地面狀況的影響，當(dāng)系統(tǒng)中添加新設(shè)備時只要采取時分復(fù)用、頻分復(fù)用或者址分復(fù)用就可以方便的把新設(shè)備加入系統(tǒng)中。有線傳輸有其自身的缺點，野外架設(shè)有線數(shù)據(jù)傳輸線路會增加人力和時間的花費，而且當(dāng)遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境時，布線比較困難，將會對有線傳輸帶來很大的制約，適應(yīng)性差。無線數(shù)傳模塊內(nèi)部C8051F330與CC1020之間的通信用的是SPI（增強型串行外設(shè)接口）方式。在該數(shù)據(jù)開發(fā)板的設(shè)計中，無線收發(fā)芯片用的是Chipcon公司（現(xiàn)被TI公司收購）生產(chǎn)的CC1020，微控制器用的是Cygnal公司（現(xiàn)已被Silicon Laboratories公司收購）的完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型（System On Chip,SOC）MCU芯片C8051F330，天線用簡單的1/4波長單極天線就可以符合本設(shè)計的要求了。天線選型為使用范圍最佳且方便的1/4波長單級天線，無線芯片為CC1020，單片機(jī)為C8051F330。應(yīng)用范圍較廣泛。 課題研究的實際意義有線傳輸雖然具有干擾小，信號好等特點，但是對于一些地形復(fù)雜，氣候惡劣的環(huán)境，暴露出自身的很多缺點，無線語音傳輸克服了這些缺點，而且檢修維護(hù)更方便，不需要依賴固體傳輸介質(zhì)。中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)中應(yīng)用。高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。無線射頻技術(shù)在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。無線射頻技術(shù)：無線射頻譯自英文Radio Frequency Identification，簡稱為RFID，是20實際90年代興起的一種非接觸式的自動識別技術(shù)。但可以肯定的是現(xiàn)在多數(shù)具有紅外無線數(shù)據(jù)通訊功能的設(shè)備，在將來一樣可以使用藍(lán)牙技術(shù)來實現(xiàn)無線連接。 藍(lán)牙技術(shù)：，由于采用的協(xié)議不同。但紅外無線傳輸技術(shù)這有著一些缺點，比如它對指向性要求很高，大家很容易體驗到紅外遙控器稍微偏離角度就不能進(jìn)行操作。紅外無線技術(shù)：紅外無線技術(shù)的應(yīng)用場合之廣不亞于FM無線技術(shù)，家庭中常見的電視遙控器就是個典型的例子。之所以普及范圍廣，是因為FM技術(shù)存在著很多優(yōu)點：首先，它的傳輸距離較遠(yuǎn)，普通產(chǎn)品可以達(dá)到二三十米的距離，在改變發(fā)射功率和接收天線靈敏度后還可以增加距離；其次，F(xiàn)M可以實現(xiàn)“廣播式”連接，即只要調(diào)至相同頻率后一個發(fā)射機(jī)可以匹配多個接收機(jī)，比較適合同聲翻譯設(shè)備的應(yīng)用；最后，F(xiàn)M技術(shù)穿透能力強，普通家庭用戶使用起來綽綽有余，即便是有墻壁的阻擋也不成問題。 FM無線技術(shù)，這可能是目前發(fā)展最為成熟、應(yīng)用范圍最廣、成本最低的無線技術(shù)之一了，我們手邊的收音機(jī)就是最簡單的FM無線接收設(shè)備；一些老式的模擬字母電話機(jī)也采用了FM無線技術(shù)。第五階段為上世紀(jì)90年代中至今，隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起。第四階段為上世紀(jì)80年代初至90年代中，為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段，并逐步向個人通信業(yè)務(wù)方向邁進(jìn)。第三階段為上世紀(jì)70年代初至80年代初頻段擴(kuò)展至800MHZ。無線通信