單片機(jī)雙工無(wú)線串行傳輸方案

我們知道，RSR232串行口傳輸協(xié)議的最大有效距離是10M，且為有線傳輸，這給一些需要遠(yuǎn)距離傳輸控制帶來(lái)很大的不便。根據(jù)課題需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于特高頻（300M以上）無(wú)線傳輸方法，實(shí)際使用效果連好，能滿足一般的傳輸和控制，可應(yīng)用于微機(jī)、單片機(jī)等控制領(lǐng)域。對(duì)于誤碼率要求較高的場(chǎng)合，建議采用CRC編碼減少誤碼率。

一、調(diào)制與發(fā)射

常見(jiàn)的模擬調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，常見(jiàn)的數(shù)字調(diào)制方法有頻移鍵控、幅移鍵控等。OOK調(diào)制方式雖性能較差，但電路簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)容易，工作穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于無(wú)線防盜和保安領(lǐng)域。如汽車(chē)、摩托車(chē)報(bào)警器，倉(cāng)庫(kù)大門(mén)，以及家庭保安系統(tǒng)中，大多使用這一類(lèi)型電路。見(jiàn)圖1

早期的發(fā)射器使用的是LC振蕩電路，但該電路受分布參數(shù)的影響太大， 頻率漂移較為嚴(yán)重，穩(wěn)定性不好，且調(diào)試復(fù)雜，現(xiàn)已基本不用。取而待之的是高穩(wěn)定性的新型器件，常見(jiàn)的有聲表濾波器、陶瓷諧振器等。
聲表濾波器在高頻電子通訊中應(yīng)用很廣泛。這種濾波器體積小，重量輕，中心頻率可做的很高，相對(duì)帶寬較寬，具有理想矩形系數(shù)的選頻特性。并且這種濾波器可采用與集成電路工藝相同的片面加工工藝，制造簡(jiǎn)單，成本低，重塑性和設(shè)計(jì)靈活性高，可大量生產(chǎn)和加工，是一種應(yīng)用日益廣泛的濾波器。
與晶振電路相比，聲表振蕩電路簡(jiǎn)單多了。圖1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、聲表器或電路其他部位，發(fā)射頻率均不會(huì)漂移。本電路有效傳輸距離可達(dá)200米以上。
利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，稱(chēng)為陶瓷濾波器。常用的陶瓷濾波器是由鈦酸鉛[Pb（ZrTiO3）]制成。
與其他濾波器相比較，該濾波器制作工藝簡(jiǎn)單，且能方便的焙制成各種形狀，適合濾波器的小型化；而且耐熱性耐濕性能較好，很少受外界影響。其QL值通常為幾百，比LC濾波器的高，但比石英晶體振蕩的低。因此做濾波器時(shí)通頻帶沒(méi)有石英晶體那樣窄，選擇性也比石英晶體濾波器差。目前陶瓷濾波器被廣泛應(yīng)用于接收機(jī)和其他儀器。

二、接收與解調(diào)

常見(jiàn)的接收電路有超再生電路和超外差電路，超再生電路成本低，功耗可小到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。但超再生電路的工作穩(wěn)定性和選擇性都比較差，所以抗干擾能力也很差。
超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，現(xiàn)在有許多公司生產(chǎn)了許多接收超外差單片電路，只要外接很少的元件就能解調(diào)出調(diào)制信號(hào)。如美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路接收及解調(diào)電路MICRF001和MICRF002，它們是專(zhuān)為無(wú)線數(shù)字通信設(shè)計(jì)的解調(diào)電路，只要很少的外圍元件就可以將模擬調(diào)制的高頻信號(hào)解調(diào)出數(shù)字信號(hào)，使用非常簡(jiǎn)單。

四、單片機(jī)全雙工無(wú)線傳輸方案
發(fā)射電路采用圖1電路，接收電路采用圖2電路，通信距離不小于200M。ICRF002美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路，可完成接收及解調(diào)。MICRF002是MICRF001的改進(jìn)型，與 MICRF001相比，功耗更低，并具有電源關(guān)斷控制端，可方便的與單片機(jī)接口。MICRF002性能穩(wěn)定，使用非常簡(jiǎn)單。，ICRF002使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆蓋300-440MHz。MICRF002具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接受帶寬可達(dá)幾百KHz。此模式主要用來(lái)和LC振蕩的發(fā)射機(jī)配套使用，因?yàn)?，LC發(fā)射機(jī)的頻率漂移較大，掃描模式下的數(shù)據(jù)通訊速率約為每秒2.5KBS。固定模式的帶寬僅幾十 KHz，此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機(jī)配套，數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒鐘10KBytes。工作模式選擇通過(guò)MICRF002的第16腳（SWEN）實(shí)現(xiàn)。另外，使用喚醒功能可以喚醒譯碼器或CPU，以最大限度地降低功耗。
圖3是AT89C52組成的256路點(diǎn)滴數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)原理圖，主機(jī)與從機(jī)之間可無(wú)線全雙工串行通信。單片機(jī)串行口發(fā)送端與圖1電路的數(shù)據(jù)輸入端相連，數(shù)據(jù)接收端與圖2電路的數(shù)據(jù)輸出端相連。AT89C52的通訊撥特率設(shè)置為 9.8KB，T2工作于方式2，用作撥特率發(fā)生器。顯示和鍵盤(pán)管理用的是HD7279芯片。該芯片屬于I2C總線器件，能管理64個(gè)鍵盤(pán)和16位數(shù)碼管，或者64位LED，使用非常方便。