基于51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線通信
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/172362.htm短距離無(wú)線傳輸具有抗干擾性能強(qiáng)、可靠性高、安全性好、受地理?xiàng)l件限制少、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。低功耗、微型化是用戶對(duì)當(dāng)前無(wú)線通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的實(shí)際需求,短距離無(wú)線通信逐漸引起廣泛關(guān)注。常見(jiàn)的短距離無(wú)線通信有基于802.11的無(wú)線局域網(wǎng)WLAN、藍(lán)牙(blueTooth)、HomeRF及歐洲的HiperLAN(高性能無(wú)線局域網(wǎng)),但其硬件設(shè)計(jì)、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復(fù)雜,需專門(mén)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng),開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng),最終產(chǎn)品成本也高。因此這些技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中并未得到廣泛應(yīng)用。普通RF產(chǎn)品不存在這些問(wèn)題,且短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成熟,功能簡(jiǎn)單、攜帶方便,使其在嵌入式短程無(wú)線產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。
2 PTR2000引腳簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)
2.1 PTR2000器件引腳功能
PTR2000是基于nRF401器件的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊,采用低發(fā)射頻率、高靈敏度設(shè)計(jì)。該器件使用433 MHz頻段,是真正的單片UHF無(wú)線收發(fā)一體器件,其工作模式包括工作頻道的設(shè)置和發(fā)送、接收、待機(jī)狀態(tài),由TXEN、CS、PWM 3個(gè)引腳共同決定,其工作模式設(shè)置如表1所示。
2.2 PrR2000模塊設(shè)計(jì)
該器件外圍的主要電路有以下兩個(gè):
(1)與單片機(jī)的連接電路單片機(jī)AT89C52的RXD和TXD引腳與PTR2000模塊的DO和DI引腳直接相連。PTR2000的模式控制引腳與單片機(jī)的控制引腳相連。
(2)與PC機(jī)的連接電路采用MAX202器件對(duì)PTR2000模塊和計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行RS-232和TTL電平轉(zhuǎn)換,將PTR2000與MAX202的輸入和輸出信號(hào)連接,轉(zhuǎn)換后的信號(hào)與計(jì)算機(jī)的串口連接。
3 硬件設(shè)計(jì)
在無(wú)法使用有線傳輸?shù)膱?chǎng)合,采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是較合理的方案。PTR2000利用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而單片機(jī)和PC機(jī)均帶有串口,因此,可利用PTR2000作為單片機(jī)和PC機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線接口,其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
該采集系統(tǒng)主要以AT89C52單片機(jī)為控制處理核心。由它完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集處理以及控制數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。AT89C52單片機(jī)具有快速8051內(nèi)核、8 KB Flash E2PROM、256字節(jié)RAM。為實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸,采用無(wú)限收發(fā)一體數(shù)據(jù)傳送MODEM模塊PTR2000器件,該器件內(nèi)部集成高頻接收、PLL合成、PSK調(diào)制/解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能,完全符合無(wú)線數(shù)據(jù)通信的硬件要求。為降低成本,在最小硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用C51高級(jí)C語(yǔ)言編程,系統(tǒng)的功能盡可能用軟件程序實(shí)現(xiàn)。
3.1 單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)中,選擇晶振頻率11.059 2 MHz,約定PC機(jī)和單片機(jī)的通信速率為9 600 b/s,并選擇相應(yīng)電容與單片機(jī)的時(shí)鐘引腳相連構(gòu)成時(shí)鐘回路。在復(fù)位電路設(shè)計(jì)中,采用復(fù)位引腳和相應(yīng)的電容、電阻構(gòu)成復(fù)位電路。單片機(jī)與PTR2000接口原理電路如圖2所示。
3.2 單片機(jī)與PTR2000接口電路的設(shè)計(jì)
在圖2中,AT89C52單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理,向PTR2000模塊發(fā)送數(shù)據(jù),并接收由PC機(jī)通過(guò)PTR2000傳送的數(shù)據(jù)。和單片機(jī)相連的PTR2000模塊主要將單片機(jī)的待傳數(shù)據(jù)調(diào)制成射頻信號(hào),再發(fā)送到PC機(jī)端的PTR2000模塊,同時(shí)接收PC機(jī)端的PTR2000模塊傳送的射頻信號(hào),并調(diào)制成單片機(jī)可識(shí)別的TTL信號(hào)送至單片機(jī)。單片機(jī)的RXD和TXD引腳分別和PTR2000的DO和DI引腳連接,實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸;決定PTR2000模塊工作模式的TXEN、CS、PWR 3個(gè)引腳分別和單片機(jī)I/O控制口的P2.0~P2.2相連,PTR2000工作時(shí),由單片機(jī)中的運(yùn)行控制程序?qū)崟r(shí)控制其工作模式。
3.3 PC機(jī)與PTR2000接口電路的設(shè)計(jì)
該接口電路設(shè)計(jì)首先需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。PC機(jī)的串口支持RS-232標(biāo)準(zhǔn),而PTR2000模塊支持TTL電平,選擇MAX232器件進(jìn)行兩者間的電平轉(zhuǎn)換,接口電路如圖3所示。PTR2000模塊進(jìn)行串行輸入、輸出,引腳DI、DO通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器件和PC機(jī)串口相連;PTR2000的低功耗控制引腳。PWR接高電平VCC,即PTR2000固定工作在正常工作狀態(tài);頻道選擇引腳CS接GND低電平,即采用固定通信頻道1,固定工作在433.92 MHz;PC機(jī)串口的RTS信號(hào)控制TXEN引腳,以決定PTR2000模塊何時(shí)為接收和發(fā)射狀態(tài)。PC機(jī)和串口的傳輸速率設(shè)定為9 600 b/s,和單片機(jī)保持一致。
4 軟件設(shè)計(jì)
無(wú)線通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)端和PC機(jī)端兩部分,兩部分軟件相互配合,設(shè)置各自的PTR2000模塊的工作狀態(tài)。
評(píng)論