基于nRF401的無線通訊系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

　　在儀器儀表及測(cè)控技術(shù)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(diǎn)被廣泛關(guān)注。中短距離（小于500 米）的無線通信在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、無線抄表、計(jì)算機(jī)遙測(cè)遙控系統(tǒng)、車輛監(jiān)控系統(tǒng)和小區(qū)管理等實(shí)際應(yīng)用中有廣泛的市場(chǎng)。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(shè)計(jì)簡(jiǎn)單廣受歡迎，然而由于通信空間的復(fù)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(huì)接收到大量的干擾數(shù)據(jù)。在一個(gè)中等規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，CPU 要進(jìn)行多種操作，如外部存儲(chǔ)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(shí)，特別是在中斷通訊模式下，頻繁的中斷將嚴(yán)重影響主程序的運(yùn)行，另外由于對(duì)nRF401 的操作除了控制輸入輸出外，還需要對(duì)nRF401的收發(fā)狀態(tài)、運(yùn)行模式切換，因此對(duì)于一個(gè)總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)（如485 通訊模式），無線通訊部分也作為一個(gè)獨(dú)立ID 模塊時(shí)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理遇到了困難。因此需要設(shè)置一個(gè)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(shè)計(jì)基于nRF401 作為無線收發(fā)芯片，使用兩片AT89C2051 作為控制芯片，設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)響應(yīng)總線的問題，起到分擔(dān)任務(wù)、隔離干擾、串口擴(kuò)展的作用。采用兩片2051單片機(jī)設(shè)計(jì)方法，與采用一片雙串口單片機(jī)設(shè)計(jì)相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔離干擾。實(shí)踐表明該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，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(shè)計(jì)

　　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(jī)，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號(hào)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(jìn)入解調(diào)器。解調(diào)后變換成數(shù)字信號(hào)輸出（DOUT端）。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)DIN端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入功率放大器射頻輸出。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dú)的PCB板上，引出通訊控制接口（J1），組成獨(dú)立的無線收發(fā)模塊。