基于51單片機實(shí)現短距離無(wú)線(xiàn)通信

1 引言

短距離無(wú)線(xiàn)傳輸具有抗干擾性能強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制少、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用前景。低功耗、微型化是用戶(hù)對當前無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的實(shí)際需求，短距離無(wú)線(xiàn)通信逐漸引起廣泛關(guān)注。常見(jiàn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信有基于802．11的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN、藍牙(blueTooth)、HomeRF及歐洲的HiperLAN(高性能無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))，但其硬件設計、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復雜，需專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)系統，開(kāi)發(fā)成本高、周期長(cháng)，最終產(chǎn)品成本也高。因此這些技術(shù)在嵌入式系統中并未得到廣泛應用。普通RF產(chǎn)品不存在這些問(wèn)題，且短距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)成熟，功能簡(jiǎn)單、攜帶方便，使其在嵌入式短程無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品中得到了廣泛應用。

2 PTR2000引腳簡(jiǎn)介及設計

2．1 PTR2000器件引腳功能

PTR2000是基于nRF401器件的無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊，采用低發(fā)射頻率、高靈敏度設計。該器件使用433 MHz頻段，是真正的單片UHF無(wú)線(xiàn)收發(fā)一體器件，其工作模式包括工作頻道的設置和發(fā)送、接收、待機狀態(tài)，由TXEN、CS、PWM 3個(gè)引腳共同決定，其工作模式設置如表1所示。

2．2 PrR2000模塊設計

該器件外圍的主要電路有以下兩個(gè)：
(1)與單片機的連接電路單片機AT89C52的RXD和TXD引腳與PTR2000模塊的DO和DI引腳直接相連。PTR2000的模式控制引腳與單片機的控制引腳相連。
(2)與PC機的連接電路采用MAX202器件對PTR2000模塊和計算機串口進(jìn)行RS-232和TTL電平轉換，將PTR2000與MAX202的輸入和輸出信號連接，轉換后的信號與計算機的串口連接。

3 硬件設計

在無(wú)法使用有線(xiàn)傳輸的場(chǎng)合，采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊和單片機相結合進(jìn)行數據傳輸是較合理的方案。PTR2000利用串口進(jìn)行數據傳輸，而單片機和PC機均帶有串口，因此，可利用PTR2000作為單片機和PC機之間數據傳輸的無(wú)線(xiàn)接口，其硬件結構框圖如圖1所示。

該采集系統主要以AT89C52單片機為控制處理核心。由它完成對數據的采集處理以及控制數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。AT89C52單片機具有快速8051內核、8 KB Flash E2PROM、256字節RAM。為實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸，采用無(wú)限收發(fā)一體數據傳送MODEM模塊PTR2000器件，該器件內部集成高頻接收、PLL合成、PSK調制／解調、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，完全符合無(wú)線(xiàn)數據通信的硬件要求。為降低成本，在最小硬件設計的基礎上，利用C51高級C語(yǔ)言編程，系統的功能盡可能用軟件程序實(shí)現。

3．1 單片機的時(shí)鐘電路和復位電路設計

單片機時(shí)鐘電路設計中，選擇晶振頻率11．059 2 MHz，約定PC機和單片機的通信速率為9 600 b／s，并選擇相應電容與單片機的時(shí)鐘引腳相連構成時(shí)鐘回路。在復位電路設計中，采用復位引腳和相應的電容、電阻構成復位電路。單片機與PTR2000接口原理電路如圖2所示。

3．2 單片機與PTR2000接口電路的設計

在圖2中，AT89C52單片機主要完成數據的采集和處理，向PTR2000模塊發(fā)送數據，并接收由PC機通過(guò)PTR2000傳送的數據。和單片機相連的PTR2000模塊主要將單片機的待傳數據調制成射頻信號，再發(fā)送到PC機端的PTR2000模塊，同時(shí)接收PC機端的PTR2000模塊傳送的射頻信號，并調制成單片機可識別的TTL信號送至單片機。單片機的RXD和TXD引腳分別和PTR2000的DO和DI引腳連接，實(shí)現串行數據傳輸；決定PTR2000模塊工作模式的TXEN、CS、PWR 3個(gè)引腳分別和單片機I／O控制口的P2．0～P2．2相連，PTR2000工作時(shí)，由單片機中的運行控制程序實(shí)時(shí)控制其工作模式。

3．3 PC機與PTR2000接口電路的設計

該接口電路設計首先需進(jìn)行電平轉換。PC機的串口支持RS-232標準，而PTR2000模塊支持TTL電平，選擇MAX232器件進(jìn)行兩者間的電平轉換，接口電路如圖3所示。PTR2000模塊進(jìn)行串行輸入、輸出，引腳DI、DO通過(guò)電平轉換器件和PC機串口相連；PTR2000的低功耗控制引腳。PWR接高電平VCC，即PTR2000固定工作在正常工作狀態(tài)；頻道選擇引腳CS接GND低電平，即采用固定通信頻道1，固定工作在433．92 MHz；PC機串口的RTS信號控制TXEN引腳，以決定PTR2000模塊何時(shí)為接收和發(fā)射狀態(tài)。PC機和串口的傳輸速率設定為9 600 b／s，和單片機保持一致。

4 軟件設計

無(wú)線(xiàn)通信系統的軟件設計包括單片機端和PC機端兩部分，兩部分軟件相互配合，設置各自的PTR2000模塊的工作狀態(tài)。