基于PTR2000無線傳送的室內(nèi)通信系統(tǒng)

　　目前，智能家電遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)主要都是通過PSTN實(shí)現(xiàn)各種報(bào)警功能及遠(yuǎn)程控制的，而對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種控制和訪問，主要通過雙芯電纜直接對(duì)各種智能家電實(shí)現(xiàn)控制和訪問。這種方式安裝布線比較麻煩，特別是裝修好的家庭就必須重新安裝布線。為了克服安裝布線的麻煩，選用無線傳送方式實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種控制和訪問。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)首先通過電話線利用DTMF收發(fā)電路芯片MT8880實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問，再利用主單片機(jī)AT89C51的串口把各種訪問、控制信息，傳送給無線數(shù)傳 MODEM芯片PTR2000，通過PTR2000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送；而作為智能家電的接收端，首先通過外接PTR2000接收到主機(jī)發(fā)送的控制和訪問信息，然后傳送給從單片機(jī)AT89C51以實(shí)現(xiàn)各種功能的控制。系統(tǒng)原理電路，如圖1所示。

　　2 電話遠(yuǎn)程訪問的實(shí)現(xiàn)方法

　　本系統(tǒng)遠(yuǎn)程訪問利用DTMF收發(fā)芯片MT8880實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程訪問，MT8880是CMOS大規(guī)模集成電路，功耗低，并且將發(fā)送和接收電路集中在一塊芯片內(nèi)，容易與微機(jī)接口，使用方便。由于發(fā)送部分采用開關(guān)電容式D／A變換器，因此DTMF信號(hào)失真小，頻率精度高，片內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)雙音頻模式的占空時(shí)間進(jìn)行精確定時(shí)。并且能檢測電話信號(hào)音。

　　主單片機(jī)AT89C51的P1．0～P1．3分別接入MT8880的D0～D3；單片機(jī)AT89C51的P1．4～P1. 7分別接入MT8880的RSO、CS、R／W、02，單片機(jī)AT89C51的P3．2接MT8880的IRQ／CP，具體電路，如圖2所示。

　　3 無線傳送的實(shí)現(xiàn)方法

　　本系統(tǒng)采用超小型、超低功率、高速率無線數(shù)傳MODEM芯片PTR2000，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送。PTR2000工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433 MHz，采用FSK調(diào)制，DDS+PLL頻率合成技術(shù)，具有兩個(gè)頻道，工作速率最高可達(dá)20 kB／s，可直接與單片機(jī)串口相連，低工作電壓(2．7 V)，低功耗，同時(shí)采用低發(fā)射功率(+10 dBm)、高接收靈敏度(-105 dBm)設(shè)計(jì)，使用無需申請(qǐng)?jiān)S可證。

　　PTR2000簡單可靠，只有7個(gè)外接引腳，其各引腳控制功能如下：

Pin1：Vcc正電源，2．7～5．25 V；
Pin2：CS頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1(433．92 MHz)，CS=1選擇工作頻道2(434．33 MHz)；
Pin3：DO數(shù)據(jù)輸出；
Pin4：DI數(shù)據(jù)輸入；
Pin5：GND電源地；
Pin6：PWR節(jié)能控制，PWR=1為正常工作狀態(tài)，PWR=0為待機(jī)微功耗狀態(tài)；
Pin7：TEXN工作模式選擇，TEXN=1時(shí)模塊為發(fā)射狀態(tài)，TEXN=0時(shí)模塊為接收狀態(tài)。

　　主單片機(jī)AT89C51與其外接PTR2000的接口電路，如圖2所示。PTR2000的CS直接接地，利用工作頻道1，即433．92 MHz。PTR2000的Pin6與單片機(jī)的P2.0相連，PTR2000的Pin7與單片機(jī)的P2.1相連。主單片機(jī)AT89C51的TXD、RXD分別接PTR2000的DI、DO端。從單片機(jī)與其外接PTR2000的接口電路與此相同。

　　主單片機(jī)AT89C51根據(jù)控制要求發(fā)送數(shù)據(jù)到PTR2000，再由PTR2000將數(shù)據(jù)經(jīng)過FSK調(diào)制后發(fā)送出去，而從機(jī)AT89C51的外接 PTR2000接收到FSK調(diào)制信號(hào)后，首先解調(diào)輸出控制信息給從機(jī)AT89C51，再由從機(jī)AT89C51控制智能家電的工作。

　　由于單片機(jī)AT89C51具有多機(jī)通信功能，因此利用單片機(jī)AT89C51的串口實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。當(dāng)一個(gè)AT89C51單片機(jī)的SM2位為1時(shí)，該單片機(jī)只接收地址幀，對(duì)數(shù)據(jù)幀不予理睬，而當(dāng)SM2位為0則接收發(fā)來的所有信息。若主機(jī)欲與某目標(biāo)從機(jī)通信，則主機(jī)置其外接PTR2000的Pin7=1，發(fā)送一幀該目標(biāo)從機(jī)的地址信息給所有從機(jī)，然后主機(jī)置其外接PTR2000的Pin7=0，以便接收從機(jī)發(fā)送的應(yīng)答信息。各從機(jī)接收到地址幀后響應(yīng)串口中斷，把自身地址與目標(biāo)從機(jī)地址相比較。若兩者相同，則該從機(jī)為目標(biāo)從機(jī)，置該從機(jī)外接PTR2000的Pin7=1給主機(jī)發(fā)送應(yīng)答信息，然后置該從機(jī)的 SM2=0、外接PTR2000的Pin7=0以便接收后續(xù)控制信息和數(shù)據(jù)。若兩者不同，則該從機(jī)不是目標(biāo)從機(jī)，仍維持該從機(jī)的SM2=1，外接 PTR2000的Pin7=0，對(duì)主機(jī)發(fā)送的控制信息和數(shù)據(jù)不予理睬。主機(jī)接收到從機(jī)發(fā)送的應(yīng)答信息后，則開始發(fā)送控制信息和數(shù)據(jù)。

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　主機(jī)通信子程序流程圖，如圖3所示。

　　從機(jī)通信子程序流程圖，如圖4所示。

　　5 系統(tǒng)測試

　　由于PTR2000屬于無線高頻通信，一定要充分考慮系統(tǒng)的抗干擾問題，同時(shí)無線通信環(huán)境的不確定性，各種環(huán)境下的傳輸效果是不盡相同的，路徑損耗、人體影響、建筑物影響、外界干擾、多徑現(xiàn)象和周圍環(huán)境的吸收等都會(huì)對(duì)傳輸?shù)木嚯x產(chǎn)生一定的影響。

　　因此在設(shè)計(jì)PCB圖時(shí)，用地線把時(shí)鐘電路部分包圍起來，讓其周圍電場趨近于零；同時(shí)每個(gè)集成電路均增加一個(gè)去耦電容，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在測試的過程中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸正常，只是由于室內(nèi)墻體的阻隔，加之各種家居的成在，使信號(hào)有所衰減，通信距離小于室外空曠地帶，但能很好滿足室內(nèi)通信要求。

　　通過對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試，該系統(tǒng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)正確、可靠，各元件工作正常。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)可以長時(shí)間穩(wěn)定可靠地工作。

　　6 結(jié)束語

　　設(shè)計(jì)的基于無線傳送的室內(nèi)通信系統(tǒng)功耗低、成本少，除了可以應(yīng)用到智能家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用于防盜報(bào)警系統(tǒng)以及其他一些短距離無線通信領(lǐng)域。