基于nRF401的無線通訊系統(tǒng)電路模塊設計

　　在儀器儀表及測控技術中，無線數(shù)據(jù)通信以其節(jié)省傳輸線、使用方便等優(yōu)點被廣泛關注。中短距離（小于500 米）的無線通信在自動測試系統(tǒng)、無線抄表、計算機遙測遙控系統(tǒng)、車輛監(jiān)控系統(tǒng)和小區(qū)管理等實際應用中有廣泛的市場。在眾多的無線收發(fā)芯片中，nRF401 以其成本低、可靠性高、外圍設計簡單廣受歡迎，然而由于通信空間的復雜性，無線通訊系統(tǒng)很容易收到誤碼，即使在發(fā)送端不發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，接收端也仍然會接收到大量的干擾數(shù)據(jù)。在一個中等規(guī)模的系統(tǒng)設計中，CPU 要進行多種操作，如外部存儲器的訪問，傳感器數(shù)據(jù)的處理等，因此無線通訊干擾信息較多時，特別是在中斷通訊模式下，頻繁的中斷將嚴重影響主程序的運行，另外由于對nRF401 的操作除了控制輸入輸出外，還需要對nRF401的收發(fā)狀態(tài)、運行模式切換，因此對于一個總線結(jié)構的系統(tǒng)（如485 通訊模式），無線通訊部分也作為一個獨立ID 模塊時，傳統(tǒng)的設計處理遇到了困難。因此需要設置一個中間處理環(huán)節(jié)，既能有效過濾信息又不影響通訊速率。

　　為解決上述問題，本設計基于nRF401 作為無線收發(fā)芯片，使用兩片AT89C2051 作為控制芯片，設計出一套無線通訊系統(tǒng)。其中一片AT89C2051（定義為控制芯片A）控制nRF401，AT89C2051 的IO 接口與串口配合控制nRF401 實現(xiàn)異步通訊；另一片AT89C2051（定義為控制芯片B）既能滿足總線串口的要求，又能解決控制芯片A 由于頻繁串行中斷而不能及時響應總線的問題，起到分擔任務、隔離干擾、串口擴展的作用。采用兩片2051單片機設計方法，與采用一片雙串口單片機設計相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔離干擾。實踐表明該系統(tǒng)結(jié)構簡單、抗干擾能力強，能很好解決短距離系統(tǒng)之間的無線通信問題。

　　基于nRF401 的無線通訊模塊設計

　　nRF401 是Nordic公司研制的單片UHF無線收發(fā)芯片，工作在433MHz ISM頻段。在接收模式中，nRF401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲放大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進入解調(diào)器。解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出（DOUT端）。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)DIN端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進入功率放大器射頻輸出。在本系統(tǒng)設計中，為了避免干擾，將基于nRF401的無線收發(fā)部分做在一塊單獨的PCB板上，引出通訊控制接口（J1），組成獨立的無線收發(fā)模塊。