【正文】 采用了 4 個(gè)電容，這樣可以改變瞬態(tài)響應(yīng)。 R1 和 R2 可作為輸出電壓的調(diào)節(jié)電阻， VOUT=（ 1+R1/R2） 。 IN3GND1OUT2U1L D 11 1 7 A D JD 1 11 N 40 0 7C 4 81 00 u F / 3 5VI N 6 V ~ 1 5 VC2104C1104D21 N 58 2 2E34 70 u F / 6 VC 1 81 03C 1 91 04R75 10P O W E R 1G r e e nV C C輸出 5 V / 8 0 0 m AP O W E RR1O P E NR2O P E N 圖 39 單片機(jī)電源部分 14 本章小結(jié) 本章是整篇論文的重點(diǎn)。對(duì)下面的軟件設(shè)計(jì)也是重要的支持。 [6] 程序是在 Windows XP 環(huán)境下采用 CodevisionAVR 軟件編寫(xiě)的，可以實(shí)現(xiàn) ADF7021 芯片的配置，無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)確定等功能。這種結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)。消息環(huán)結(jié)構(gòu)框圖如圖 41 所示： 消 息 循 環(huán) 入 口判斷信號(hào)類(lèi)型并轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理程序秒 信 號(hào)休 眠 信 號(hào)喚 醒 信 號(hào)狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 信 號(hào)接 收 結(jié) 束 信 號(hào)發(fā) 送 開(kāi) 始 信 號(hào)發(fā) 送 結(jié) 束 信 號(hào)發(fā) 送 開(kāi) 始 信 號(hào)發(fā) 送 結(jié) 束 信 號(hào)接 收 結(jié) 束 信 號(hào)用 戶(hù) 通 信 信 號(hào)A D F 7 0 2 1 信號(hào) 控 制 信 號(hào)節(jié) 拍 控 制 信 號(hào)處 理 按 秒 發(fā) 生 事 件設(shè) 置 節(jié) 電 狀 態(tài) 進(jìn) 入 休 眠 模 式喚 醒 C P U 并 重 置 端 口 和 變 量根 據(jù) 狀 態(tài) 配 置 A D F 7 0 2 1校 驗(yàn) 接 收 到 的 數(shù) 據(jù) 并 向 用 戶(hù) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)切 換 狀 態(tài) 并 配 置 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 幀轉(zhuǎn) 換 為 接 收 狀 態(tài) 并 向 用 戶(hù) 發(fā) 送 指 示 信 號(hào)設(shè) 置 發(fā) 送 指 針 和 發(fā) 送 長(zhǎng) 度 ， 并 啟 動(dòng) 發(fā) 送清 空 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū)分 析 用 戶(hù) 數(shù) 據(jù) ， 并 啟 動(dòng) A D F 7 0 2 1 發(fā) 送 圖 41 消息環(huán) 結(jié)構(gòu) 框圖 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖見(jiàn)圖 42。 15 開(kāi) 始A t m e g a 1 6 L 初 始 化 子 程 序A D F 7 0 2 1 初 始 配 置 子 程 序進(jìn) 入 激 活 狀 態(tài)接 受 就 緒 信 號(hào)F l a g 1 = 6 ？進(jìn) 入 接 受 狀 態(tài)接 收 1 位 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 是 否 接 收 完 畢數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 是 否 正 確數(shù) 據(jù) 軟 校 驗(yàn) 子 程 序丟 棄 接 受 數(shù) 據(jù) 請(qǐng) 求 重 發(fā)YYN發(fā) 送 請(qǐng) 求 標(biāo) 志 位 = 1進(jìn) 入 發(fā) 送 狀 態(tài)發(fā) 送 1 位 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 是 否 發(fā) 送 完 畢NYNY 圖 42 軟件流程圖 ATmega16L配置 ADF7021 ? 設(shè)置 CE 高，是 ADF7021 進(jìn)入編程模式 ? ADF7021 的 Data 腳為輸入狀態(tài)主機(jī)通過(guò) MOSI 寫(xiě)入數(shù)據(jù)，從 MISO 讀出數(shù)據(jù)配置數(shù)據(jù)通過(guò)ADF7021 的 Data 腳輸入 按照硬件電路設(shè)計(jì)，配置后 ADF7021 的通道 1 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度 32bit，通信速率 1Mbit/s，晶振頻率，工作頻段 433MHz，接收狀態(tài)。 asm(cli) Uart_Init()。 asm(cli) void adf7021_init(void) { ADF7021_CE = 1。 adf7021_set_txmode()。 Uart_PutChar(0xAA)。idata_len。 } // adf7021_ptr_len = data_len。 adf7021_set_to_txmode()。 _adf7021_get_data8()。 GIFR |= 0x40。 // .7: /INT1 ENABLE(SWD), .6:/INT0 ENABLE(CLKOUT) adf7021_tim_flag = 0。 asm(sei) = 0。 = 1。 { adf7021_flag1 = 5。 Uart_PutChar(0xee)。 delay_ms(100)。 } } 本章小結(jié) 本章的通過(guò)對(duì) ADF7021程序設(shè)計(jì)，設(shè)置了系統(tǒng)的工作模式，完成了 ATmega16L 和 ADF7021 的 SPI接口通信。但不影響對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的理解。因此在制版歷經(jīng)了幾個(gè)階段，最終才達(dá)到數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸要求。如果不能使數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào) (射頻 RF)很好的分離。由此可見(jiàn)數(shù)字信號(hào)的高頻噪聲很大，如果模擬地和數(shù)字地混合的話，就會(huì)把噪聲傳到模擬部分，造成干擾。 [11] [12] 2 )電源噪聲 因?yàn)閿?shù)字部分有幾個(gè)輸入輸出電壓幅度，所以它能容許較大的電源噪聲。因此數(shù)模混合的板子比起純數(shù)字板，電源部分的布線需格外注意。 現(xiàn)代 MCU 大多采用 CMOS 工藝制造，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的短時(shí)間突然吸入大部分電流。假設(shè)有一 MCU以 1MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率運(yùn)行，那么它將以此頻率從電源提取電流，電源線上也將因此引起電壓毛刺，如果這些電壓毛刺到達(dá)電路 RF 部分的電源引腳 ,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致不能正常工作，因此應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的電源去耦電路。粗略地計(jì)算，電感量約為 1nH/mm， 433MHz 時(shí) PCB 線路地感抗約為 27Ω /10toni。射頻電路的接地層應(yīng)該連到負(fù)電源上。雖然對(duì)數(shù)字電路而言，不連接地層不影響效果。 4 )天線輻射對(duì)其他模擬 元件的影響 在 PCB 電路設(shè)計(jì)中，常常是由幾個(gè)模擬或是數(shù)字電路模塊組成的。任何電路線路都可以等效于天線般發(fā)出或接收 RF信號(hào)，那么 RF 發(fā)送器的天線發(fā)出高頻信號(hào)可能會(huì)到達(dá) ADC 的模擬輸入端。 采取的措施 在查閱了相關(guān)資料后，采取了下面的一些方法，獲得了比較滿意的結(jié)果。由于接地層的阻抗，兩個(gè)接地的接點(diǎn)將不會(huì)耦合。所有的布線和所有的元件應(yīng)該放在同一面，另一面為接地層。在信號(hào)層里所有的空余地方，應(yīng)盡可能的和接地層連接。 2 )電源的星型布線法 不同模塊的電源線直接從電源分開(kāi)得到，每一條電源線分別去耦合。 如果在 PCB板上存在噪聲極大的模塊，可以用電感或小電阻 (10m?) 和電源線串聯(lián)到這部分模塊上。 3 ) 信號(hào)地和接地層的連線盡量短 應(yīng)當(dāng)盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路，輸入遠(yuǎn)離輸出，固定位于 RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向 ,將 RF 路徑的長(zhǎng)度減到最小 ,使傳輸過(guò)程的功率損耗達(dá)到最小。一個(gè)電容配一個(gè)管腳，使用高質(zhì)量的陶瓷電容。必須選擇電容值， 使它們的串聯(lián)諧振頻率和所要去耦合的信號(hào)頻率相等。通常的做法是避免將靈敏的模塊 (比如射頻 RF 和天線模塊 )和高噪聲模塊 (比如高速、高電壓數(shù)字電路， RS232 驅(qū)動(dòng)電路 )放在一起。必須要立體考慮。一個(gè)有效的措施是將靈敏模塊接到接地層上去耦合，而射頻模塊，用去耦合電容 (比如 220pF 的 NPO 433MHz 電容 )。這些可能影響接收，并可能無(wú)意的調(diào)制發(fā)射信號(hào)，因此不能將數(shù)字信號(hào)線布在天線的附近。而且 PCB 板的外殼也可能對(duì)天 線造成影響，因此應(yīng)在整個(gè) PCB 固定在外殼內(nèi)之后，再來(lái)調(diào)試天線。并且在此硬件連接的基礎(chǔ)上，利用 ADF7021 進(jìn)行串行數(shù)據(jù)接收及發(fā)送，收到了較好效果。因此這里主要講 ADF7021 的一些調(diào)試方法。 在測(cè)試的過(guò)程中，外界環(huán)境的變化可能造成傳輸效果不盡相同。本設(shè)計(jì)采用不同的試驗(yàn)場(chǎng)所對(duì)模塊進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)障礙物（如 建筑物）多的時(shí)候，該無(wú)線數(shù)傳模塊均離地面 （ ）高時(shí)，能夠達(dá)到最佳通訊距離 30m50m(40m60m)；而在空曠的場(chǎng)所，該模塊兩端均離地面 ， 最遠(yuǎn)的傳輸距離可達(dá) 400m700m。另外，人員的走動(dòng)或是其他信號(hào)的干擾，通訊距離變得不是非常穩(wěn)定。分析其原因，天線是一個(gè)輻射的器件，如果旁邊的物質(zhì)與長(zhǎng)度變化都會(huì)影響天線的性能，包括輻天線阻抗、 射增益與調(diào)諧等。 3 )控制無(wú)信號(hào)發(fā)送時(shí)的噪聲 測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)即使沒(méi)有任何發(fā)送器，在 ADF7021 的 DOUT 引腳上也會(huì)觀察到連續(xù)的數(shù)字“噪聲”。這就是所看到的系統(tǒng)中沒(méi)有工作的發(fā)送器卻存在“噪聲”的原因。參照有關(guān)資料，結(jié)合自己在制板過(guò)程中的體會(huì)，提出了一些解決方法。 6. 結(jié)束語(yǔ) 本文采用了美國(guó) ANALOG DEVICES公司最新推出的單片無(wú)線收發(fā)一體芯片 ADF7021，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出多功能無(wú)線數(shù)傳模塊經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)，此模塊運(yùn)行穩(wěn)定，通信可靠，能夠?qū)崿F(xiàn) 較 遠(yuǎn)距離無(wú)線通信， PC機(jī)與 MCU 之間、 MCU 與 MCU 之間的遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的異步串行通信。其中無(wú)線產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)于成本的降低、傳輸途徑的無(wú)線化、不受環(huán)境因素限制、靈活組裝、增強(qiáng)系統(tǒng)的重構(gòu)性有很大的提升，為未來(lái)的控制技術(shù)帶來(lái)很大的發(fā)展空間。 無(wú)線輸傳模塊的研發(fā)歷時(shí)近四個(gè)月，在研發(fā)期間，從方案的論證到有關(guān)功能的仿真，從建立模型到程序代碼的編寫(xiě)，調(diào)試系統(tǒng)成功，我翻閱了許多有關(guān)書(shū)籍，并且受到相關(guān)老師的親身指導(dǎo)，將理論研究和實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合，在經(jīng)歷失敗挫折的過(guò) 程中，也體味到了成功的喜悅，可以說(shuō)這段經(jīng)歷是作者在科研道路上的起步，是一個(gè)充滿艱辛和快樂(lè)的過(guò)程。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文是在王新明、趙星俤老師的悉心指導(dǎo)下完成的。值此論文完成之際，謹(jǐn)表衷心的感謝 !同時(shí)也感謝曹禮玉工程師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和真誠(chéng)幫助，感謝在這一段期間其他同學(xué)對(duì)我的幫助！ 參考文獻(xiàn) [1] 鮑金寶，袁冰冰，郭黎利 ． 基于 89C52 和射頻芯片 NRF401 無(wú)線數(shù)傳模塊的設(shè)計(jì) [J]． 應(yīng)用科技， 32（ 12）： 1315． [2] 黃智偉 ． 無(wú)線數(shù)字收發(fā)電路設(shè)計(jì) [M]． 北京：電子工業(yè)出版社 ,2020． [3] 卞德森 ， 鄭國(guó)燦 ， 張毅 ． RS23 RS422 與 RS485 接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用技術(shù) [J]． 電視技術(shù)論談， ，第 3 期： 23． [4] 李朝青． PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020． [5] 吳功宜，吳英 ． 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程（第三版 ） [M]． 北京： 電子工業(yè)出版社， ， 7274. 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Hereby , duplex munication of data can be realized by inserting the wireless transceiver developed here into all kinds of measurement and control system. Keywords : ADF7021。wireless digital transmissio