基于51單片機的無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路設計

　　0 引言

　　數據采集及傳輸系統是現代測量?jì)x器的基礎。在工業(yè)測控、醫療監護和實(shí)驗研究中得到廣泛應用。當數據采集點(diǎn)處于非固定位置或運動(dòng)狀態(tài)時(shí)，數據采集系統必須與主機分離。同時(shí)還需利用電池供電。因此，由無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路或模塊組成的數據采集及傳輸系統是有效的解決方式。比較典型的無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路或模塊有采用2.4 GHz通信頻率的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )傳感器節點(diǎn)，433／868／915 MHz通信頻率的遙控模塊及數傳模塊、900／1 800 MHz通信頻率的GSM模塊，但現有的無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路或模塊易造成系統體積過(guò)大、功耗偏高，不能完全滿(mǎn)足采用電池供電的便攜式監測系統的需要，尤其是需要大規模、密集型部署，僅需要近距離通信的場(chǎng)合，傳統的無(wú)線(xiàn)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、增加節點(diǎn)的功耗、縮短節點(diǎn)的壽命。

　　這里給出以C8051F340單片機作為監測終端控制器，C8051F330D單片機作為探測節點(diǎn)控制器，通過(guò)漆包線(xiàn)自行繞制圓形空心天線(xiàn)，分別構成監控終端和探測節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路，實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸功能。

　　1 硬件電路設計

　　該系統主要由監測終端、探測節點(diǎn)和天線(xiàn)等組成，硬件結構框圖如圖1所示。圖1中，液晶顯示器是處于調試需要，連接至監測終端，用以顯示探測節點(diǎn)的編號、所傳輸的數據等信息。收發(fā)電路均采用直徑為0.8mm的漆包線(xiàn)自行繞制成圓形空心線(xiàn)圈天線(xiàn)，直徑為(3.4±0.3)cm。

圖1 無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路硬件結構框圖

　　1．1 發(fā)射電路

　　監測終端與探測節點(diǎn)的硬件電路相似，監測終端通過(guò)液晶顯示探測節點(diǎn)的編號、所傳輸的數據等信息并通過(guò)5 V開(kāi)關(guān)電源供電。而探測節點(diǎn)則沒(méi)有液晶顯示器，通過(guò)2節普通干電池構成3 V電源供電。發(fā)射電路使用單片機PCA寄存器產(chǎn)生3 MHz的振蕩頻率，直接控制LC諧振線(xiàn)圈進(jìn)行振蕩。C8051F330D單片機具有睡眠模式，可降低節點(diǎn)電路的功耗，其內部的編程計數器陣列(PCA0)提供增強的定時(shí)器功能，與標準8051的計數器／定時(shí)器相比，不占用額外的CPU資源。使用PCA0產(chǎn)生3 MHz的載波頻率，以推挽方式輸出，增大后級諧振回路的發(fā)射功率。