電路圖天天讀（20）：個(gè)人局域網(wǎng)電路設(shè)計(jì)圖集錦

　　TOP1 DSP與藍(lán)牙模塊接口通信電路

　　藍(lán)牙技術(shù)作為一種低成本、低功耗、近距離的無(wú)線通信技術(shù)，正廣泛應(yīng)用于固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境中的個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)速率可高達(dá)1Mb/s；它采用跳頻/時(shí)分復(fù)用技術(shù)，能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。ADSP-BF533是ADI公司Blackfin系列的高速數(shù)字信號(hào)處理器芯片，基于DSP的藍(lán)牙無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用DSP簡(jiǎn)單算法實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜信號(hào)的處理，大大提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力；同時(shí)信號(hào)傳輸用無(wú)線代替有線電纜，解決了電纜傳輸存在的弊端，拓寬了系統(tǒng)在較為惡劣的環(huán)境或特殊場(chǎng)所的應(yīng)用。

　　電路原理：串行通信接口通常采用三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)（RXD）和發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）。DSP與藍(lán)牙模塊使用UART口進(jìn)行通信時(shí)，藍(lán)牙模塊作為一個(gè)DCE，異步串口通信參數(shù)可以通過(guò)設(shè)置ADSP-BF533的內(nèi)部寄存器來(lái)改變，如串口通信速率、有無(wú)奇偶校驗(yàn)、停止位等。由于ADSP-BF533具備異步串行通信端口，而且其工作電壓為 3.3V和1.3V，藍(lán)牙模塊工作電壓為3.3V，因此，當(dāng)DSP使用異步串口與藍(lán)牙芯片通信時(shí)，兩者之間可直接連接，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。

　　使ADSP-BF533的TX引腳接藍(lán)牙模塊的RXD，RX引腳接藍(lán)牙模塊的TXD。此外，考慮到系統(tǒng)的通信波特率比較高，數(shù)據(jù)流量比較大，為了保證傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了硬件流控制方式。意即使藍(lán)牙模塊的RTS引腳與BF533的I/O端口相連，系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)首先判斷BF533的I /O端口狀態(tài)，從而監(jiān)視RTS是否“忙”。當(dāng)接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿，接收端將RTS置為高電平，通知發(fā)送端“忙”，請(qǐng)求暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送端檢測(cè)到RTS “忙”則立即暫停發(fā)送；相反，當(dāng)發(fā)送端檢測(cè)RTS空閑，表明接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)不滿，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　電路原理：DSP與藍(lán)牙模塊使用USB接口方式進(jìn)行通信時(shí)，要通過(guò)USB口轉(zhuǎn)換電路，然后再與藍(lán)牙模塊的 USB雙向端口D+和D-相連；當(dāng)采用藍(lán)牙模塊USB口低速連接方式，速率也可達(dá)到1.5Mb/s。 DSP模塊USB口轉(zhuǎn)換電路采用FTDI公司推出的USB芯片F(xiàn)T245BL。該芯片內(nèi)部固化了實(shí)現(xiàn)USB通訊協(xié)議的固件程序，對(duì)外向用戶提供了相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，在與藍(lán)牙模塊ROK101 007的USB接口設(shè)計(jì)中，只需進(jìn)行必要的硬件設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的軟件編程就可以實(shí)現(xiàn)，這樣就大大降低了開(kāi)發(fā)難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。藍(lán)牙模塊與實(shí)現(xiàn)USB接口通信相關(guān)的引腳主要是D+（B1）和D-（B2），在上節(jié)中已有所描述BF533通過(guò)USB芯片F(xiàn)T245BL實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙模塊的USB接口通信，其詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)如圖4所示：

　　由圖4可見(jiàn)，F(xiàn)T245BL的8位數(shù)據(jù)線D7～D0通過(guò)終端匹配電阻連接在DSP的低8位數(shù)據(jù)總線上；RXF用于判斷接收FIFO是否有數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí) RXF引腳接DSP的PF3引腳，只要數(shù)據(jù)大于或等于1個(gè)，RXF就為低，通知DSP可以讀取數(shù)據(jù)；TXE用于判斷發(fā)送FIFO是否滿，0為不滿，1為滿，當(dāng)TXE為0時(shí)，外部DSP向發(fā)送FIFO緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)，直到發(fā)送數(shù)據(jù)全部寫入；讀RD、寫WR、發(fā)送使能TXE信號(hào)原本也可以直接與BF533的讀、寫線直接對(duì)連，但由于FT245BL芯片沒(méi)有片選線，所以RD、WR以及TXE都是經(jīng)過(guò)CPLD內(nèi)部的USB邏輯電路處理后才連接的。與UART口進(jìn)行通信相比，DSP與藍(lán)牙模塊采用USB口通信具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、串口通信軟件編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)DSP與藍(lán)牙模塊USB接口驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)比較困難，另外針對(duì)不同的DSP和藍(lán)牙模塊都需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的高層驅(qū)動(dòng)程序，工作量很大，通用性也比較差，除特殊需要外，一般不采用這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　TOP2 藍(lán)牙無(wú)線門鈴發(fā)射電路

　　調(diào)制級(jí)電路主要主要由32.768KHz晶振完成，本電路通過(guò)晶振的自激振蕩，產(chǎn)生出一個(gè)振蕩信號(hào)，信號(hào)頻率由晶振固有頻率決定。自激振蕩特點(diǎn)就是不需要外加任何輸入信號(hào)就能根據(jù)要求而輸出特定頻率的信號(hào)。從圖中可以看，接通電源的瞬間，會(huì)友通電瞬間的電沖擊、電干擾、晶體管的熱噪聲等，盡管這些噪聲很微弱，也不是單一頻率的波長(zhǎng)，但卻是由許多不同頻率的正弦波疊加組合而成。在不斷放大-反饋-選頻-放大-反饋-選頻的過(guò)程中，振蕩就可以自行建立起來(lái)。Q3三極管為正反饋，起放大作用，由晶振使電路產(chǎn)生自激，從而產(chǎn)生持續(xù)的振蕩，把直流電變?yōu)榻涣麟?，從而發(fā)射出一個(gè)振蕩頻率。7并聯(lián)在直流電兩端，起濾波作用，主要是減少電路電壓的波動(dòng)性保護(hù)電器的作用，當(dāng)電池電壓下降，電容放電；電池電壓上升，電容充電。

　　高頻振蕩級(jí)是由Q1、C1、C2、T1以及L1、R2、R5組成。T1是一個(gè)可調(diào)線圈，和C2并聯(lián)，作無(wú)功補(bǔ)償作用，規(guī)格有一定要求，否則接收的頻率和發(fā)射的相差太大不能夠正常的接收信號(hào)。一般做成矩形或者圓形，不能用漆包線，影響信號(hào)的選取發(fā)射。C2并聯(lián)在線圈兩端，因?yàn)榫€圈是感性負(fù)載，在通電或斷電的一瞬間產(chǎn)生很高的電動(dòng)勢(shì)，并聯(lián)電容可以減少這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈或其他控制元件的影響。

　　電路原理：按下SW開(kāi)關(guān)，電源、LED1和電阻R1構(gòu)成一個(gè)回路，LED1燈亮，說(shuō)明電路正常接通。L1與C3組成LC振蕩電路，起諧振選頻作用。LC諧振回路是高頻電路中最常用的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，利用LC諧振回路的幅頻特性和相頻特性，不僅可以選頻，即從輸入信號(hào)中選擇出有用的頻率分量而抑制掉無(wú)用的頻率分量或噪聲，而且還可以進(jìn)行信號(hào)的頻幅轉(zhuǎn)換和頻相轉(zhuǎn)換。若要把電路中的頻率通過(guò)天線發(fā)射出去，必須具備兩個(gè)條件：

　　1、振蕩的頻率必須足夠高。頻率越高，電場(chǎng)和磁場(chǎng)變化越快，產(chǎn)生的場(chǎng)越強(qiáng)，輻射出去的能量也越多。這樣方能有效地把能量發(fā)射出去。

　　2、電路必須開(kāi)放?？墒筁C振蕩電路電容極板面積越來(lái)越小，極板間隔越來(lái)越大，再使電感線圈匝數(shù)越來(lái)越少，最后使電路演化為一根直導(dǎo)線，這樣的電路叫做振蕩偶極振子，也就是我們俗稱的天線。這種由振蕩回路演變的天線，本身就是一個(gè)振蕩器，但又與普通的LC振蕩回路有區(qū)別。有了天線，電磁場(chǎng)才能夠發(fā)射到空間去。實(shí)際上無(wú)線起了“能量轉(zhuǎn)換”的作用。我們用饋線送入天線的并不是無(wú)線電波，而是高頻振蕩電流。在天線上由變化的電場(chǎng)在它周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在自己周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，新產(chǎn)生的變化的電場(chǎng)再在自己周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這樣變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成閉合的電力線和磁力線。而C2、T1作為選頻電路，通過(guò)調(diào)節(jié)T1，選擇一定的頻率，進(jìn)而從天線發(fā)射出去。 圖中的Q1起開(kāi)關(guān)作用，相當(dāng)于一個(gè)由基極電流所控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，隨電流變化，三極管工作狀態(tài)由截止到飽和相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的閉合，截止時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。這可以控制發(fā)射板是否能夠發(fā)射出信號(hào)。

　　TOP3 基于藍(lán)牙無(wú)線發(fā)射接收電路

　　電路原理：使用LC振蕩器，頻率漂移較為嚴(yán)重。聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題，其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，而其基頻可達(dá)幾百兆甚至上千兆赫茲。無(wú)需倍頻，與晶振相比電路極其簡(jiǎn)單。以下電路為常見(jiàn)的發(fā)射機(jī)電路，由于使用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手抓天線、聲表或電路其他部位，發(fā)射頻率均不會(huì)漂移?？蛇_(dá)200米以上，同時(shí)接收機(jī)可使用超再生電路或超外差電路，超再生電路成本低，功耗小可達(dá)100uA 左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級(jí)高放、一級(jí)振蕩、一級(jí)混頻以及兩級(jí)中放的超外差接收機(jī)差不多。然而，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。

　　TOP4 ZigBee串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路

　　電路原理：CC2430的外圍元件數(shù)目很少。它使用一個(gè)非平衡天線，連接非平衡變壓器使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L341、L321、L331以及一個(gè)PCB微波傳輸線組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入/輸出匹配電阻（50Ω）的要求。內(nèi)部T/R交換電路完成LNA和PA之間的交換。R221和R261為偏置電阻。其中R221主要用于為32 MHz的晶體振蕩器提供合適的工作電流。用一個(gè)32 MHz石英諧振器（XTAL1）和兩個(gè)電容（C191、C211）構(gòu)成一個(gè)32 MHz晶振電路。用1個(gè)32.768kHz的石英諧振器（XTAL2）和2個(gè)電容（C441和C431）構(gòu)成一個(gè)32.768kHz晶振電路。電壓穩(wěn)壓器為所有1．8 V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電．C241和C421是去耦電容。用來(lái)電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。串口連接采用RS-232與上位機(jī)相連，如果需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口數(shù)據(jù)傳輸，則需用MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，再通過(guò)RS-232向上位機(jī)輸入數(shù)據(jù)。

　　TOP5 Zigbee無(wú)線路由器電路

　　現(xiàn)在zigbee技術(shù)多應(yīng)用在傳感和控制方面，一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，擴(kuò)展后的幾百米或更遠(yuǎn)，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的的各種網(wǎng)絡(luò)連接。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，一般zigbee 是用于自組網(wǎng)，自動(dòng)控制。而 wifi應(yīng)用于人為控制的無(wú)線接入網(wǎng)。 在智能家居中，這個(gè)模塊在開(kāi)源基礎(chǔ)上完成了協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)軟件相關(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)，組建智能家居內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 家庭網(wǎng)關(guān)是由家居內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)ZigBee協(xié)調(diào)和嵌入式Web服務(wù)器兩個(gè)部分組成，前者主要用于家庭內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，后者與外部網(wǎng)絡(luò)通信。

　　1 電源電路與上電復(fù)位電路

　　此電路可以由仿真器供電，或者外接兩節(jié)干電池供電，芯片工作電壓為2到3.6V，額定為3.3V，上電復(fù)位電路由一個(gè)電容，按鍵和上拉電阻組成。

　　2 串口電路

　　PC通過(guò)串口像板子發(fā)送控制信息，板子向PC通過(guò)串口反饋?zhàn)约旱臓顟B(tài)。使用單片機(jī)的串口UART模塊能過(guò)非程序的調(diào)試帶來(lái)方便，在單片機(jī)運(yùn)行的時(shí)候可以向PC提供各種數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，可利用PC串口向單片機(jī)發(fā)送各種數(shù)據(jù)，這就開(kāi)通了一個(gè)通信渠道。

　　3 按鍵電路

　　板子上設(shè)置了上下左右，確認(rèn)與取消鍵，同時(shí)四個(gè)方向鍵采用ADC輸入，由P0.6口讀入，功能鍵直接讀取端口電平P0.5和P0.1。AD8544為4路運(yùn)放芯片，使用其中兩個(gè)，用于信號(hào)的放大。

　　TOP6 基于MSP43O和Zigbee的無(wú)線抄表終端電路

　　電路原理：核心處理器采用TI公司的MSP430F149單片機(jī)。為實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，電路中采用高速和低速兩個(gè)晶振，由高速晶振產(chǎn)生頻率較高的MCL-K，以滿足 CPU高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的要求，在不需要CPU工作時(shí)關(guān)閉高速晶振，由低速晶振產(chǎn)生頻率較低的ACLK，運(yùn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘。日歷時(shí)鐘芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍1．0V～5．5V，在3．0V供電條件下，工作電流和休眠電流的典型值都為0．25μA，能記錄世紀(jì)、年、月、日、周、時(shí)、分、秒，具有定時(shí)、報(bào)警和頻率輸出功能。存儲(chǔ)器采用復(fù)旦微電子的FM24C04。此芯片是兩線制串行EEPROM，兼容IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍2．2V～5．SV，在3．0V供電條件下，額定電流為 1mA，休眠電流典型值為5 μA，在掉電情況下，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)能保存100年。

　　MSP430F149在硬件上具有2路TTL電平的串行接口，一路經(jīng)SP3485芯片轉(zhuǎn)換成RS485串行接口后與連接在其底層的數(shù)字電能表通信，另一路直接與CC2430進(jìn)行通信。RS485總線被目前的絕大多數(shù)數(shù)字電能表所支持，其采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信，具有極強(qiáng)的抗共模干擾能力，信號(hào)可傳輸上千米，并且支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。而符合Zigbee協(xié)議的CC2430芯片支持TTL電平的串行接口，所以無(wú)須進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，就可以與核心處理器進(jìn)行通信。

　　TOP7 基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線數(shù)傳電路

　　無(wú)線數(shù)傳模塊的硬件設(shè)計(jì)：無(wú)線數(shù)傳模塊的硬件設(shè)計(jì)主要分為CPU部分、射頻部分和接插件三個(gè)部分。圖3所示是CPU部分的主要電路，它由CC2430及其輔助電路組成；射頻部分主要由功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）組成；作為通用產(chǎn)品，接插件的選擇也至關(guān)重要，為了方便模塊的替換，本文選擇可插拔、間距為1．27 mm的插針作為接插件。

　　該接插件使得模塊也可以像其他芯片一樣直接焊接在目標(biāo)PCB上，同時(shí)，也可以上自動(dòng)貼片機(jī)。 圖4所示是系統(tǒng)中的射頻部分電路原理圖。為了使傳輸距離更遠(yuǎn)，就必須加大發(fā)射功率和提高接受靈敏度，所以，在射頻部分，本文的設(shè)計(jì)又增加了PA、LNA以及一些信號(hào)開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的產(chǎn)生電路。LNA的增益可達(dá)13 dB左右，因而大大提高了傳輸距離和可靠性。

　　圖5所示是系統(tǒng)射頻功放電路圖，其中PA的發(fā)射功率可達(dá)20 dBm，故可大大提高傳輸距離。

　　數(shù)傳模塊的具體指標(biāo)：根據(jù)數(shù)傳模塊的靈敏度、噪聲系數(shù)、選擇性、傳輸延時(shí)、安全等級(jí)等各項(xiàng)性能要求，ZigBee模塊的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下：射頻頻率：2．4GHz；通道數(shù)：具有 16個(gè)射頻通道2．405～2．485；通訊視距：可靠傳輸距離在100米以上； 發(fā)射功率：低功耗型為-25～0 dbm；可調(diào)遠(yuǎn)距離型為18．5～26 dbm可調(diào)；接收靈敏度：低功耗型為-90 dbm；遠(yuǎn)距離型為-99 dbm；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌盒菭?、?shù)狀、網(wǎng)狀；每跳延時(shí)：不大于15 ms； 數(shù)據(jù)安全：采用128-Bit AES加密算法。

　　TOP8 基于ZigBee溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路

　　電路原理：溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)硬件和軟件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、濕度和光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主要包括協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和傳感器采集節(jié)點(diǎn)這兩類硬件平臺(tái)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)由無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊和智能主板模塊組成，傳感器采集節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊和智能主板模塊組成。傳感器節(jié)點(diǎn)是通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是連接傳感器節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)的橋梁，負(fù)責(zé)組網(wǎng)和集中監(jiān)測(cè)終端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并通過(guò)串口RS232上傳至上位機(jī)。無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊主要由射頻單片機(jī)構(gòu)成，MCU是TI的CC2530芯片，用的是2.4G載頻，棒狀天線。傳感器模塊有兩個(gè)傳感器，分別是溫濕度傳感器SHT10和光電傳感器 BPW34S。智能主板模塊由電源轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)放電路、串口電路、復(fù)位電路和可程序控制LED顯示電路這幾個(gè)部分組成。軟件設(shè)計(jì)包括節(jié)點(diǎn)控制程序和上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面程序兩個(gè)方面，節(jié)點(diǎn)控制程序是在IAREmbeddedWorkbench開(kāi)發(fā)環(huán)境下用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，包括傳感器節(jié)點(diǎn)控制程序和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)控制程序，上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面是在VisualStudio2005的開(kāi)發(fā)環(huán)境下用VC++實(shí)現(xiàn)的。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性，基本達(dá)到了要求。

　　TOP9 局域網(wǎng)中紅外遙控發(fā)射與接收電路

　　紅外發(fā)射電路模塊：單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)如何被紅外發(fā)射管識(shí)別，發(fā)射管能否正常發(fā)射紅外信號(hào)是發(fā)射電路要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。要發(fā)射紅外信號(hào)，必須要有紅外發(fā)射器件。紅外發(fā)光二極管是一種能產(chǎn)生紅外光的發(fā)光二極管，目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。常見(jiàn)的紅外發(fā)射二極管有黑色，透明色，它與普通發(fā)光二極管的最大區(qū)別在于所發(fā)出的光為不可見(jiàn)光，而普通發(fā)光二極管發(fā)出的是各種顏色的可見(jiàn)光，通常，紅外發(fā)光二極管分為兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是遙控發(fā)射型紅外發(fā)光二極管（即最常用的手持遙控器所用的紅外發(fā)射二極管）；一種是近距離發(fā)射型紅外發(fā)光二極管，這種二極管把紅外光的發(fā)射與接收共集為一體。由于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是家居遙控，因此采用第一種即可。

　　如圖所示為系統(tǒng)遙控發(fā)射原理圖，P1.0 口為按鍵輸入口；P2.0 口為紅外發(fā)射端口，用于輸出38kHz 載波編碼，脈沖經(jīng)9013（NPN）放大然后由紅外發(fā)射管輸出；第9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用RC 手動(dòng)復(fù)位電路；18、19 腳接晶振。

　　紅外接收電路模塊：接收電路和調(diào)光電路的實(shí)現(xiàn)均是通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)的，給每一個(gè)繼電器串聯(lián)一個(gè)電阻，構(gòu)成一個(gè)回路，本電路將四個(gè)繼電器回路并聯(lián)，連接在P0 口上，當(dāng)四個(gè)繼電器均閉合時(shí)，燈最亮，當(dāng)三個(gè)繼電器工作時(shí)，燈較亮，當(dāng)兩個(gè)繼電器工作時(shí)燈次亮，當(dāng)一個(gè)繼電器工作時(shí)，燈最暗，當(dāng)四個(gè)繼電器都不工作時(shí)，燈泡處于關(guān)閉狀態(tài)。接收電路圖如圖6所示：

　　TOP10 CMOS低中頻藍(lán)牙射頻收發(fā)器電路

　　CMOS射頻收發(fā)器原理：傳統(tǒng)的射頻收發(fā)電路普遍采用超外差結(jié)構(gòu)，這種成熟的體系結(jié)構(gòu)需要采用二級(jí)混頻和片外聲表面濾波器，成本高。正在研發(fā)的CMOS低中頻或直接轉(zhuǎn)換體系結(jié)構(gòu)只需要采用一級(jí)混頻，同時(shí)能節(jié)省片外聲表面濾波器。但是直接轉(zhuǎn)換的體系結(jié)構(gòu)需要克服直流失調(diào)等問(wèn)題。采用CMOS射頻收發(fā)電路的最大優(yōu)點(diǎn)是可以和基帶處理器（數(shù)字電路）及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器（混合信號(hào)電路）集成于一個(gè)芯片。單片集成的含射頻、基帶及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路使電路可靠性好，功耗低和成本低。單片集成CMOS無(wú)線通信電路是目前研究熱點(diǎn)，正走上商業(yè)化。

　　CMOS射頻IC電路：采用直接轉(zhuǎn)換的CMOS射頻IC主要有低噪聲放大器、混頻電路、功率驅(qū)動(dòng)電路和頻率綜合電路等射頻單元組成。在射頻領(lǐng)域，我們更多注意的是功率傳輸和放大，其中低噪聲放大器的電路圖如圖所示。

　　它的核心技術(shù)是輸入阻抗匹配和輸出負(fù)載的設(shè)計(jì)，片上電感作為負(fù)載可以獲得較高的增益和頻率特性，為了抑制共模電平，差分結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器也經(jīng)常采用。國(guó)內(nèi)已有CMOS混頻器報(bào)導(dǎo)采用吉爾布特乘法單元的混頻電路如圖3所示，混頻器的性能主要是線性度，在提高線性度方面，目前有人采用電感負(fù)載和共源極電流耦合輸入。功率驅(qū)動(dòng)電路一般會(huì)采用二級(jí)功率放大的電路，為了滿足不同射頻系統(tǒng)的需要和保證輸出功率，功率驅(qū)動(dòng)電路需要考慮增益控制電路和封裝、連線及引腳的分布參數(shù)。為了得到低噪聲時(shí)鐘和低相位噪聲的正交信號(hào)，采用片上電感和變?nèi)荻O管的LC信頻壓控器及二分頻正交信號(hào)產(chǎn)生器是一種好的選擇。

　　采用倍頻VCO可以減少射頻信號(hào)對(duì)VCO的牽引和VCO對(duì)信號(hào)的泄漏。Sigma-Delta分?jǐn)?shù)分頻能夠進(jìn)一步降低VCO的相位噪聲。低中頻（2MHz中心頻率）體系結(jié)構(gòu)和直接轉(zhuǎn)換的藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)和WCDMA射頻電路。圖6是單片集成的CMOS射頻收發(fā)電路芯片照片，芯片左上角是正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路，右下角是功率放大電路，右上角是復(fù)數(shù)濾波器。在深亞微米CMOS工藝線流片后，對(duì)各功能塊進(jìn)行測(cè)試，電路達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能夠滿足藍(lán)牙接收芯片必須的功耗和性能。

　　TOP11 藍(lán)牙無(wú)線局域網(wǎng)收發(fā)芯片RF2968接口電路

　　接口電路原理：RF2968 發(fā)射機(jī)輸出在內(nèi)部匹配到50Ω，需要1個(gè)AC耦合電容。接收機(jī)的低噪聲放大器輸入在內(nèi)部匹配50Ω阻抗到前端濾波器。接收機(jī)和發(fā)射機(jī)在TXOUT和 RXIN間連接1個(gè)耦合電容，共用1個(gè)前端濾波器。此外，發(fā)射通道可以通過(guò)外部的放大器放大到+20dBm，接通RF2968的發(fā)射增益控制和接收信號(hào)強(qiáng)度指示，可使藍(lán)牙工作在功率等級(jí)一。RSSI數(shù)據(jù)經(jīng)串聯(lián)端口輸入，超過(guò)-20～80dBm的功率范圍時(shí)提供1dB的分辨率。發(fā)射增益控制在 4dB步階內(nèi)調(diào)制，可經(jīng)串聯(lián)端口設(shè)置?；鶐?shù)據(jù)經(jīng)BDATA1腳送到發(fā)射機(jī)。BDATA1腳是雙向傳輸引腳，在發(fā)射模式作為輸入端，接收模式作為輸出端。 RF2968實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)據(jù)的高斯濾波、FSK調(diào)制中頻電流控制的晶體振蕩器（ICO）和中頻IF上變頻到RF信道頻率。片內(nèi)壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生的頻率為本振（LO）頻率的一半，再通過(guò)倍頻到精確的本振頻率。在RESNTR+和RESNTR-間的2個(gè)外部回路電感設(shè)置VCO的調(diào)節(jié)范圍，電壓從片內(nèi)調(diào)節(jié)器輸給VCO，調(diào)節(jié)器通過(guò)1個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)連接在2個(gè)回路電感的中間。由于藍(lán)牙快速跳頻的需要，環(huán)路濾波器（連接到 DO和RSHUNT）特別重要，它們決定VCO的跳變和設(shè)置時(shí)間。所以，極力推薦使用電路圖中提供的元件值。RF2968可以使用10MHz、 11MHz、12MHz、13MHz或20MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，并能支持這些頻率的2倍基準(zhǔn)時(shí)鐘。時(shí)鐘可由外部基準(zhǔn)時(shí)鐘通過(guò)隔直電容直接送到OSC1 腳。如果沒(méi)有外部基準(zhǔn)時(shí)鐘，可以用晶振和2個(gè)電容組成基準(zhǔn)振蕩電路。無(wú)論是外部或內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率，使用1個(gè)連接在OSC1和OSC2之間的電阻來(lái)提供合適的偏置?；鶞?zhǔn)頻率的頻率公差須為20&TImes;10-6或更好，以保證最大允許的系統(tǒng)頻率偏差保持在RF2968的解調(diào)帶寬之內(nèi)。LPO腳用3.2kHz或 32kHz的低功率方式時(shí)鐘給休眠模式下的基帶設(shè)備提供低頻時(shí)鐘?？紤]到最小的休眠模式功率消耗，并靈活選擇基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，可選用12MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘。

　　接收機(jī)用低中頻結(jié)構(gòu)，使得外部元件最少。RF信號(hào)向下變頻到1MHz，使中頻濾波器可以植入到芯片中。解調(diào)數(shù)據(jù)在BDATA1腳輸出，進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理用基帶PLL數(shù)據(jù)和時(shí)鐘恢復(fù)電容完成。D1是基帶PLL環(huán)路濾波器的連接腳。同步數(shù)據(jù)和時(shí)鐘在REDATA和RECCLK腳輸出。如果基帶設(shè)備用 RF2968做時(shí)鐘恢復(fù)，D1環(huán)路濾波器可以略去不用。

　　TOP12 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線通信電路

　　單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路：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接口原理電路如圖所示。

　　單片機(jī)與PTR2000接口電路：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。

　　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。