PIC單片機(jī)無線串行接口電路設(shè)計

1 概 述

　　單片機(jī)無線串行接口電路由MICRF102單片發(fā)射器芯片、 MICRF007單片接收器芯片組成，工作在300~440 MHz ISM頻段；具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強，適合工業(yè)控制應(yīng)用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；接收靈敏度高達(dá) －96 dBm，最大發(fā)射功率達(dá)－2.5 dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)2 Kb/s；低工作電壓：4.75~5.5 V；功耗低，接收時電流3 mA，發(fā)射時電流7.75 mA，接收待機(jī)狀態(tài)僅為0.5μA，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為1.0μA；可用于單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無線傳輸，也可在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、遙測遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用。

2 電路組成及工作原理

2.1 無線發(fā)射電路

　　無線發(fā)射電路如圖一所示，電路以MICRF102為核心。MICRF102是Micrel公司推出的一個單片UHF ASK發(fā)射器，采用SOP(M)-8封裝，芯片內(nèi)包含有：由基準(zhǔn)振蕩器、相位檢波器、分頻器、帶通濾波器、壓控振蕩器構(gòu)成的合成器，發(fā)射偏置控制，RF功率放大器，天線調(diào)諧控制和變?nèi)荻O管等電路，是一個真正的"數(shù)據(jù)輸入－無線輸出"的單片無線發(fā)射器件。UHF合成器產(chǎn)生載頻和正交信號輸出。輸入相位信號（I）用來驅(qū)動RF功率放大器。天線調(diào)諧正交信號（Q）用來比較天線信號相位。天線調(diào)諧控制部分檢測天線通道中發(fā)射信號的相位和控制變?nèi)荻O管的電容，以調(diào)諧天線，實現(xiàn)天線自動調(diào)諧。功率放大器輸出受發(fā)射偏置控制單元控制。ASK/OOK調(diào)制，提供低功耗模式，數(shù)據(jù)傳輸速率為20 kb/s。

　　使用中應(yīng)注意的問題是：（1）REFOSC（引腳4）是基準(zhǔn)振蕩端，連接晶振到地，或采用AC耦合方式輸入峰-峰值為0.5 V的時鐘脈沖。發(fā)射頻率是基準(zhǔn)振蕩器頻率的32倍：基準(zhǔn)振蕩頻率×32=發(fā)射頻率。如果使用外接時鐘信號，須采用AC耦合方式，輸入信號幅度峰-峰值為 200~500 mV。（2）MICRF102使用差分輸出去驅(qū)動天線負(fù)載。功率放大器輸出級包含有一個變?nèi)荻O管，它自動與天線的電感調(diào)諧，以保證諧振在發(fā)射頻率上。典型的PCB導(dǎo)線天線的電感與回路的尺寸、天線導(dǎo)線的寬度、PCB銅泊的厚度和接地板的位置有關(guān)。設(shè)計時一般選擇變?nèi)荻O管的電容值為6.5 pF。天線電感L由公式L=1/(4π2f2C)計算。（3）功率放大器的輸出功率與PC端（引腳1）上的電壓有關(guān)。正常工作時，該引腳端上的電壓被設(shè)置在0.2~0.4 V之間。PC端上的電壓上升，輸出功率加大；但是，如果PC端上的電壓超過0.4 V，功率放大器被限流，輸出功率不再增加。減少PC端的電壓可降低電源功率消耗，同時也會減少RF輸出功率。（4）STBY端（引腳5）是待機(jī)模式控制。接VDD為發(fā)射方式，接VSS為待機(jī)模式。（5）MICRF102芯片對電源紋波敏感，正確地電源旁路是必需的，一般使用4.7μF、 0.1μF、100 pF 3個電容并聯(lián)在VDD和VSS之間。

2.2 無線接收電路