nRF401芯片在无线遥控系统中的应用

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第 2卷第 5 2期20 06年 9月

齐齐哈尔大学学报J u n l f qiar ie st o r a o Qi h v r i Un y

Vo .2 No5 1 . . 2S p,0 6 e. 0 2

n 0芯片在无线遥控系统中的应用 F R 41傅海鹏(哈尔滨工业大学，哈尔滨 10 0 5 0 0)

摘要’:本文_主要讨论了基于 n F 0无线通信系统的研究与实现，重点是硬件和软件的实现。没计的基于射频的 R 41数据采集系统已经能够实现对数据的远程数据采集，具有抗干扰能力较强等特点，可广泛应用于遥控、遥测、小型的无线网络等领域。

关键词：n F 0;无线通信系统；设计 R 41中图分类号：T 9 9 2 N .. 17文献标识码：A 文章编号：10— 8X 2 0 )5 0 6— 5 0 7 9 4 (0 60— 0 1 0

现代测控系统需要采集传感器所获取的数据，并将采集得到的数据传送到主机进行数据分析和处理。 但是随着数据采集应用范围的不断拓展，在有些场合，如高腐蚀性环境、现场无法实现明线连接等许多条件下，采用传统的数据传输信道即通过有线连接传输采集己经不能满足需要，这时采用无线数据传输就显

示出巨大的优势，无线数据传输不受地理环境、气候、时间等的限制，具有广阔的应用前景。n F 0单片射频集成电路是 N ri公司研制的单片 U F单片射频集成电路，内部集成了性能优异的 R 41 o c d H

镜像频率抑制电路，工作在 43 H IMIds i,c nf d ei 1 3 M z ( uta Si tia d a频段。它采用 F K调制解调技术， S n rl e i n M c ) c S 抗干扰能力强，并采用 P L L频率合成技术，频率稳定性好，发射功率最大可达 1d m,接收灵敏度最大为 0B 15B数据传输速率可达 2K p,上作电压在+—5 0d m, 0bs 3 V之间。n F 0单片射频集成电路所需外围元件 R 41一

较少，并可白接连接单片机串口。因其成本低，一致性好等特点，本设计采用 n F 0单片射频集成电路 R41来设计无线数据传输模块。

在接收模式中， R 4 1 n F 0单片射频集成电路被配置成传统的外差式接收机，所接收的射频调制的数字信号被低噪声放大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进人解调器，解调后变换成数字信号输￣(O T D U端

)在发射模式中，。数字信号经 DN端输人， I经锁相环和压控振荡器处理后进人到发射功率放大器射频输出。南于采用了晶体振荡和 P L L合成技木，频率稳定性极好，采用 F K调制和解调，抗干扰能力强。 S本文在设计的大前提下，简化系统设计，在接收端，将数据采集的部分简化为键盘的输人数据，并对数据进行简化编码，通过单片机的控制将数据发送到 N F 0,再通过 P B天线将数据发送出去，而接收 R 41 C端将数据接收之后单片机将数据传送到 ID 4 0 S 12芯片上，出声音，此部分是简化原来的电脑接收数据分发

析的部分。如需对系统扩充，只需在原电路的基础上加人相应的外围电路即可实现更高级的功能。作为数字控制通信系统，整个无线数据采集系统的设计分为硬件设计和软件设计两个方面。

1系统的硬件设计系统的硬件设计围绕发挥处理器功能进行，主要是外围通信控制电路设计问题。11系统总体工作原理及硬件模块化设计 .

系统的T作原理是：首先用按键输人信号，送到单片机进行初步处理，对要传输的信号进行编码，然后利用 N F0无线数据传输芯片通过无线方式将有效数据发送给接收端，接收端在接收到有效数据后用 R41单片机并行 V d将数据送人 ID 4 0 S 12,继而 ID 4 0 S 12通过对信号的处理发出声音。系统为了满足安全可靠，

有足够抗干扰能力，经济合理，方便使用的设计要求，采用了模块化设计思想。采用模块化设计可以使系收稿日期：20— 62 06 0— 7

作者简介：傅海鹏 ( 9 3男 .黑龙江齐齐哈尔人 .大学本科，主要从事通信工程方面的研究。 18一),

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齐齐哈尔大学学报

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统结构清晰，不仅容易设计也容易管理和修改，方便系统测试和调试，有助于提高系统的可靠性和可修改性，同时，模块化设计也有助于系统开发的组织管理。基于上述模块化思想，现将系统分为以下 3个模块：

1数据采集编码模块；2) )无线通信模块；3 ID语音芯片发音模块。 )S12数据采集编码模块部分的硬件设计 _

数据采集编码模块在单片机的控制下主要完成对键盘输出的现场信号进行接收编码，然后通过串口发送到 N F 0芯片上发射。 R 41 1 .单片机的选取 .1 2

本测控系统对数据采集模块控制以及与 N F0收发芯片的接口选用单片机

A 8C 1 R41 T 9 5完成。Am l te公

司的 A 8C 1 T 9 5单片机，是一种低功耗、高性能的、片内含有 4 BF s O的 8 C O单片机， K l h M a R位 M S其输出 指令与 M S 5兼容，工作电压范围为 2 6 C一 1 . V,8 7位数据总线。1 .串行口应用 .2 2

系统中，A 8C 1 T 9 5串行口工作于方式 3,即一帧 1位的异步通信格式：1 1位起始位，8位数据位“低

位在前”位可编程数据位，1,1位停止位。发送前，由软件设置第 9位数据(B ) T8作奇偶校验位，将要发送的数据写人 S U,启动发送过程。串行口自动把 T 8 BF能 B取出，装人到第 9位数据的位置，再逐一发送出 去。接收时，置 S O C N中的 R N为 1 E,允许接收。当检测到 R D ( .端有“”到“”的跳变( X P0 3) 1 0起始位) 时，开始接收 9位数据，送人移位寄存器(位) (。当满足 R= 9 IO且 S 2 O M=或接收到的 9位数据为 1时，前 8 位数据送人 S U,第 9 BF位数据送人 S O C N中的 R 8置 R工为 1 B};否则，这次接收无效，不置位 R。串口 I

方式 3的波特率由定时器 T的溢出率与 S D值同时决定： 3 l MO方式波特率= 1出率/, S O=时，= 2 T溢/当 M D O n 3; n S O=时，n 1。T溢出率取决于 T的计数速率( M DI=6 1 1计数速率二 f c1) o/和预置的初值。 s 2定时器 T用作波特率发生器，工作于模式 2自动重装初值) l (,设 T和 T 1 H1 L定时计数初值为 x,则每过“一”个机器周期，T就会发生一次溢出。 2 x 8 112 ..无线通信模块的硬件设计 3

系统的无线通信模块是用单片机控制无线收发芯片 N F 0 R 4 1进行无线数据传输，N F 0 R 4 1是一个为 43 H的 IM频段设计的真正单片 U F 3M z S H无线收发芯片，它采用了 F K调制解调技术。N F 0最高工作 S R41速率能达到 2 k 0,发射功率可以调整，最大发射功率是 ld m O B。其性能显著，特点是所需要的外围器件少

而且设计比较方便，在该芯片内集成了高频发射、高频接收、P L L合成、 S F K调制/解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能。本系统的无线通信模块在单片机的控制下分为发送和接收两部分，其中发送部分是由单片

机在采得数据以后通过单片机串行口送到模块由模块发送，而接收部分是由模块接收到数据以后， 由单片机控制通过通用串行总线发送给计算机。124天线的设计 . .

天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的 P B天 C

线， R41 N F0还具有待机模式，这样可以更好的省电和高效。N F 0的工作电压范围可以在 2—5。 R41 . V 7

天线对无线传输设备的性能有着很大的影响，系统中， A T和 A T是 N F 0接收时的输人， NI N2 R 41以及发送时功率输出器的输出。连接到 n F0的天线是以差分的方式连接的， R 41 在天线端的负载阻抗是 4 02 0 1。图1为应用差分天线方式的设计图。功率放大器的输出

是两个开路输出 …… 此处隐藏：9273字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……