基于CF系列單片機(jī)的無(wú)線收發(fā)電路設(shè)計(jì)

1、 本文由王丹峰1988貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 第 卷 第 期 電 子 設(shè) 計(jì) 工 程 年 月 基才 系列單 片機(jī) 的無(wú)線收 發(fā) 電路設(shè)計(jì) 孫道 宗 ，薛秀 云 ， 晟 ， 木 海 姜 徐 （ 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 工程 學(xué) 院 ，廣 東 廣 州 ） 華 摘 要 ：基 于 幅 移 鍵 控 技 術(shù) （ ， 單 片 機(jī) 作 為 監(jiān) 測(cè) 終 端 控 制 器 ， 單 ） 以 片 機(jī) 作 為探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn)控 制 器 ， 用 半 雙 工 的 通 信 方 式 。 過(guò) 監(jiān) 控 終 端 和 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 的 無(wú) 線 收 發(fā) 電 路 ， 采 通 實(shí)

2、現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 的 雙 向 無(wú) 線 傳 輸 。 收發(fā) 電路 采 用直 徑 為 的漆 包 線 自行 繞 制 成 圓形 空心 線 圈 天線 ， 線 直 徑 為 （± ）。 試 驗(yàn)表 明 ， 天 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 與監(jiān) 測(cè) 終 端 的 通 信 距 離為 ， 過(guò) 橋 接 方 式 點(diǎn) 收 發(fā) 功 率 為 時(shí) ， 點(diǎn) 間 的通 信 距 離可 迭 。 通 節(jié) 節(jié) 與傳 統(tǒng) 無(wú)線 收 發(fā) 模 塊 相 比 ， 無(wú) 線 收發(fā) 電路 在 受體 積 、 該 功耗 、 本 限制 的場(chǎng) 合 有 廣 闊的 應(yīng) 用 前 景 。 成 關(guān) 鍵 詞 ： 單 片機(jī) ；無(wú) 線 收發(fā) ；監(jiān) 測(cè) 終 端 ； 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) ；空 心 線

3、圈 天 線 ； 探 中 圖分 類 號(hào) ： 文 獻(xiàn)標(biāo) 識(shí)碼 ： 文章 編 號(hào) ： ） 一 （ ? ， ， ， （ ， ） ， ， ： ， ， （ ± ） ， ， ， ： ； ； ； ； ； 數(shù) 據(jù) 采 集 及 傳 輸 系 統(tǒng) 是 現(xiàn) 代 測(cè) 量 儀 器 的基 礎(chǔ) ， 工 業(yè) 測(cè) 在 控 、 療 監(jiān) 護(hù) 和 實(shí) 驗(yàn) 研 究 中得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。當(dāng) 數(shù) 據(jù) 采 集 點(diǎn) 處 醫(yī) 于 非 固 定 位 置 或 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 必 須 與 主 機(jī) 分 離 時(shí)還 需 利 用 電池 供 電 同 。因此 ， 由無(wú) 線 收 發(fā) 電 路 或 模 塊 組 成 的數(shù) 據(jù) 采

4、集 及 傳 輸 系 統(tǒng) 是 有 效 的 解 決 方 式 。比較 典 型 的 無(wú) 線 收 發(fā) 電 路 或 模 塊 有 采 用 通 信 頻 率 的無(wú) 線 傳 感 器 網(wǎng)絡(luò) 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) 信頻 率 的 遙 控 模 塊 及 通 ， 數(shù) 傳 模 塊 通 信 頻 率 的 模 塊 但 現(xiàn) 有 、 ， 的 無(wú) 線 收 發(fā) 電路 或模 塊 易造 成 系 統(tǒng) 體 積 過(guò) 大 、功 耗 偏 高 ， 不 能 完 全 滿 足 采 用 電池 供 電 的便 攜 式 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 的需 要 。 其 是 尤 需 要 大 規(guī) 模 、 集 型 部 署 ， 需 要 近 距 離 通 信 的場(chǎng) 合 ， 統(tǒng) 的 密 僅 傳 無(wú) 線

5、 通 信 模 塊 容 易 造 成 網(wǎng)絡(luò) 通 信 的 阻 塞 、縮 小 網(wǎng)絡(luò) 的 容 量 、 增加 節(jié)點(diǎn) 的功 耗 、 短 節(jié) 點(diǎn) 的 壽命 。 縮 這 里 給 出 以 單 片 機(jī) 作 為 監(jiān) 測(cè) 終 端 控 制 器 單 片 機(jī) 作 為 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 控 制 器 ，通 過(guò) 漆 包 線 自行 繞制圓形空心天線 分別 構(gòu) 成 監(jiān) 控 終 端 和探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 的 無(wú) 線 收 硬 件 電 路設(shè) 計(jì) 該 系 統(tǒng) 主 要 由 監(jiān) 測(cè) 終 端 、 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 和 天 線 等 組 成 ， 件 探 硬 結(jié) 構(gòu) 框 圖如 圖 示 。圖 ， 晶 顯 示 器 是 處 于 調(diào) 試需 要 ， 所 中 液 連 接 至 監(jiān)

6、 測(cè) 終 端 ， 以顯 示 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 的編 號(hào) 、 傳 輸 的 數(shù) 據(jù) 用 所 等 信 息 。 收發(fā) 電 路 均 采 用 直 徑 為 的 漆 包 線 自行 繞 制 成 圓形 空 心 線 圈天 線 。 直徑 為 （ ± ）。 圖 無(wú)線 收發(fā) 電路 硬 件 結(jié) 構(gòu) 框 圖 發(fā) 電路 ， 現(xiàn)無(wú) 線數(shù) 據(jù)傳 輸 功 能 實(shí) 。 收稿 日期 ： 稿 件 編 號(hào) ： 發(fā) 射 電 路 監(jiān) 測(cè) 終 端 與 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 的硬 件 電路 相 似 ， 測(cè) 終 端 通 過(guò) 液 監(jiān) 基 金 項(xiàng) 目： 南農(nóng)業(yè) 大學(xué)校 長(zhǎng)基金 資助 項(xiàng) 目（ ； 度 高等 學(xué)校博 士 學(xué)科點(diǎn) 專項(xiàng)科研 基金 聯(lián)合 資助

7、 項(xiàng) 目（ 華 ） 年 ） 作者 簡(jiǎn) 介 ： 道 宗 （ ） 男 ， 徽 懷 遠(yuǎn) 人 ， 士 ， 孫 一 ， 安 碩 實(shí)驗(yàn) 師 。研 究 方 向 ： 電子 信 息 、 線傳 感 器 網(wǎng)絡(luò) 技 術(shù) 在 農(nóng) 業(yè) 上 的 應(yīng) 用 。 無(wú) 電子 設(shè)計(jì) 工程） 年 第 期 晶 顯 示 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 的 編 號(hào) 、 傳 輸 的 數(shù) 據(jù) 等 信 息 并 通 過(guò) 開(kāi) 所 關(guān) 電源 供 電 ， 而探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 則 沒(méi) 有 液 晶 顯 示 器 ， 過(guò) 節(jié) 普 通 通 千 電 池構(gòu) 成 電 源 供 電 。 射 電路 使 用 單 片 機(jī) 寄存 器 發(fā) 產(chǎn) 生 的振 蕩 頻 率 ，直 接 控 制 諧 振 線 圈 進(jìn)

8、 行 振 蕩 。 單 片 機(jī) 具 有 睡 眠 模 式 ， 降 低 節(jié) 點(diǎn) 電 路 的 功耗 。 可 其 內(nèi)部 的編 程 計(jì) 數(shù) 器 陣 列 （ 提 供 增 強(qiáng) 的 定 時(shí) 器 功 能 ， ） 與 適 合 一 電 源 電 壓 供 電 ， 是 具 有 低 噪 聲 性 能 的 精 密 雙 運(yùn) 算 放 大器 。 型 放 大器 在滿 共 模 電壓 （ ） 范 圍 內(nèi)提 供 精 密 失 調(diào) 電 壓 最 大 值 ， 在 處 提 且 供 低 電 壓 噪 聲 譜 密 度 和 的 低 真 。 需 外 部 三 極 管 增 無(wú) 益 級(jí) 或 多 個(gè)并 行 的放 大器 以減 小 系統(tǒng) 噪 聲 。 過(guò) 干 電池 提 供 通

9、 單 電源 供 電 ， 接 收 放 大 電路 如 圖 所 示 。 放 大 電 路 由 標(biāo)準(zhǔn) 的 計(jì) 數(shù) 器， 時(shí) 器 相 比 ，不 占用 額外 的 資 源 。 定 使用 產(chǎn) 生 的 載 波 頻 率 ， 推 挽 方 式 輸 出 ， 大 以 增 后 級(jí) 諧 振 回路 的 發(fā) 射 功 率 。 接 收 放 大 電 路 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 行 兩級(jí) 放 大 ，抵 消 線 圈 所 感 應(yīng) 到 的信 號(hào) 電 壓 幅 值 因距 離 的 增 加 而 產(chǎn) 生 的 衰 減 ，放 大所 接 收 到 的 微 弱 信 號(hào) ， 增 加 無(wú) 線 傳 輸 距 離 。系 統(tǒng) 接 收 電路 經(jīng) 放 大 后 的 輸 出 電 壓 輸 至 單

10、片 機(jī) 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 換 ， 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 編 解 碼 ， 未 采 用 對(duì) 而 檢 波 解 調(diào) 電路 可有 效 簡(jiǎn)化 電路 結(jié) 構(gòu) 。 使用 雙 運(yùn) 放 芯 片 組 成 接 收放 大 電 路 。該 運(yùn) 放 圖 接 收 放 大 電 路 圖 濾 除 ， 二 級(jí) 使 用 反 相 放 大 電路 ， 置 電壓 不 變 ， 增 益 為 第 偏 而 電路 參 數(shù) 確 定 發(fā) 射 電路 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 發(fā) 射 電 路 通 過(guò) 單 片 機(jī) 片 內(nèi) 進(jìn) 行 控 制 ， 用 單 片 機(jī) 內(nèi) 采 部 晶振 使 用 頻 率 輸 出方 式 在單 片 機(jī) 引 腳 產(chǎn) 。 由上 述 計(jì) 算 可 知 ， 收信 號(hào) 通 過(guò) 運(yùn)

11、放 后 ， 增 益 接 總 達(dá)到 倍 信號(hào) 最 大 峰峰 值 達(dá)到 最 小 峰峰 值 達(dá) 到 ， ， 通 過(guò)單 片機(jī) 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 換 斷 信 號(hào) 的有 無(wú) 。 判 生 頻 率 可 編 程 的 方 波 ， 產(chǎn) 生 的 方 波 的 頻 率 由式 （ ） 定 。 所 確 軟 件 設(shè) 計(jì) 系統(tǒng) 通 過(guò) 單 片 機(jī) 片 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 換 功 能 直 接 對(duì) 經(jīng) 過(guò) 放 大 ， 后 的正 弦 信 號(hào) 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 換 。連續(xù) 檢 測(cè) 次 ， 取得 峰值 和谷 值 ， 然 后 計(jì) 算 信 號(hào) 的 峰 峰 值 。 由于 測(cè) 得 噪 聲 電平 在 左 右 ， × 為 產(chǎn) 生 頻 率 算 得 對(duì) 單 片 機(jī)

12、 計(jì) 。 頻 率 進(jìn) 行 四分 頻 因此 可 通 過(guò) 單 片 機(jī) 軟 件設(shè) 置 寄 存 器 的值 在 口產(chǎn) 生 載 波 信 號(hào) 。 接 收 電 路 設(shè) 計(jì)計(jì) 算 接 收 放 大 電 路 如 圖 所 示 ， 過(guò) 調(diào) 節(jié) 電容 整 接收 通 調(diào) 所 以 當(dāng)信 號(hào) 峰 峰 值 大 于 時(shí) ， 看 作 已 接 收 到 信 號(hào) ， 通 可 并 過(guò) 均 值 濾 波 的 方 法 降 低 誤 碼 率 。 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 時(shí) 發(fā) 一 個(gè) 脈 沖 ， 后 在 內(nèi) 發(fā) 送 一 個(gè) 先 隨 有 效 位 后 維 持 低 電 平 。連 續(xù) 發(fā) 送 次 即一 個(gè) 字 之 的 諧 振 頻 率 。發(fā) 射 電路 頻 率 為 ，

13、繞 制 的 線 圈 電感 值 通 所 過(guò) 儀 器 測(cè) 量 為 ， 過(guò) 式 （ ） 算 所 需 的 諧 振 電 容 通 計(jì) 節(jié) 后 保 持 約 的低 電平 ， 備 發(fā) 送 下 一個(gè) 字節(jié) 。 再 準(zhǔn) 接 收 信 號(hào) 時(shí) ， 過(guò) 判 斷 低 電平 的 時(shí) 問(wèn) 確定 是 否 準(zhǔn) 備 發(fā) 送 通 有 效 數(shù) 據(jù) ， 低 電 平 超 過(guò) 時(shí) ， 動(dòng) 接 收 程 序 。檢 測(cè) 到脈 當(dāng) 啟 沖 后 ， 遲 開(kāi)始 讀 取 數(shù) 據(jù) ， 續(xù) 讀 次后 ， 一 個(gè) 字 節(jié) 延 連 把 保 存 起 來(lái) 。 時(shí)序 圖 如 圖 示 。 所 低電平 一 造 蟲(chóng) 數(shù)據(jù) 氐 （ ， ） （） 計(jì) 算 得 ，選 用 瓷 片 電

14、 容 電 容 和 可調(diào) 電容 并 聯(lián) 接 入 電 路 。 利 用 ， ： 正 相 輸 入 端 加 入 一 偏 置 電 壓 、 對(duì) ， 放 大 器 使 放 大 電 路 工作 。其 值 通 過(guò) 式 （ ） 算 。 計(jì) （ 、 （ ） 圖 通 信 協(xié) 議 時(shí)序 圖 尺 控制 電 路 的 放 大 倍 數(shù) ，令 ， ， ， 則 第 一 級(jí)對(duì) 交 流 信 號(hào) 的放 大 倍 數(shù) ， 。 了 防止 信 號(hào) 被 為 孫道宗。 等 基 于 系列單 片機(jī) 的無(wú) 線收發(fā) 電路 設(shè)計(jì) 采 用 軟 件 編 程 實(shí) 現(xiàn) 調(diào) 制 功 能 射 流 程 圖 和 接 收 流 發(fā) 程 圖分 別 如 圖 和 圖 所 示 。、 【】 華

15、 ， 艷紅 ， 銀 超 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 在 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 中 的應(yīng) 余 孫 車 無(wú) 用【 徽 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) ， ： 安 （ ） ， ， ） （ ： 【】 長(zhǎng) 青 ， 琳 娜 ， 波 線數(shù) 傳 模 塊 的設(shè) 計(jì) 【 機(jī) 電 信 蔡 李 杜 無(wú) 光 】 息 ： （） ， ? ， （ ） ： 圖 發(fā)射 流 程 圖 圖 接 收流 程 圖 【 徐 小 鵬 ， 文 舉 于 的 采 集 傳 輸 控 制 系 統(tǒng) 】 任 基 設(shè) 計(jì) 型 機(jī) 與 應(yīng) 用 ， ） 微 】 （ ： 結(jié) 論 通 過(guò) 探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 向 監(jiān) 測(cè) 終 端 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 監(jiān) 測(cè) 終 端 液 晶 屏 當(dāng) 指示 “ 收 成 功

16、 ” 。 明在 該 距 離 下 可 以進(jìn) 行 通 信 ， 斷 增 接 時(shí) 表 不 大節(jié) 點(diǎn) 線 圈 與終 端 線 圈 之 間 的 距 離 直 到 不 能 正 常 接 收 數(shù) 據(jù) 為止 。 測(cè)試 表 明 ， 效 通信 距 離 可 以 達(dá)到 在探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 通 有 。 過(guò) 橋 接 的方 式 與 監(jiān) 測(cè) 終 端 正常 通 信 時(shí) ，測(cè) 得 橋 接 節(jié) 點(diǎn) 的 平 均 功 耗 約為 ， 而探 測(cè) 節(jié) 點(diǎn) 間 的平 均 橋接 距 離 約 為 。 與 傳 統(tǒng) 無(wú) 線 收 發(fā) 模 塊 相 比 。在 需 要 大 規(guī) 模 、密 集 型 部 ， 【 （ ： ） 【】 躍 齊 ， 瑞 卿 ， 貴 毅 ， 于單 片

17、機(jī) 趙 馬 粱 等基 的 智 能 溫 控 系統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 計(jì) 算 機(jī) 測(cè) 量 與 控 制 ， （ ） ， ： ， ， ， ， 署 、 距 離 無(wú) 線 通 信 ， 且 電 路 體 積 、 耗 、 本 受 限 制 的 場(chǎng) 近 并 功 成 合， 于 基 系 列 單 片 機(jī) 的 無(wú) 線 收 發(fā) 電 路 有 廣 闊 的 應(yīng) 用 前景 。 參考文獻(xiàn)： ， （ ） ， ： ， 【 都 嬌 ， 長(zhǎng) 健 線 傳 輸 中 降低 系統(tǒng) 功 耗 的 方 法 研 究 【 】 林 無(wú) 電 】 子 測(cè) 量技 術(shù) ， ： （ ） 】 理 剛 種 高精 度 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 電路 設(shè) 計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 潘 一 中 】 國(guó)科 技 信 息 ） （ ： ， 】 ， ： （ ） 【 ， （ ） ： 【】 麟 ，林 凌 ，李 剛 低 電 壓 高 精 度 低 噪 聲 運(yùn) 算 放 大 器 鹿 及 其 應(yīng)