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基于nRF401的无线通讯系统电路模块设计

文章出处:电子发烧友 发布时间: 2014-11-29 10:41:03 | 2188 次阅读 | 0次推荐 | 0条留言

  在仪器仪表及测控技术中,无线数据通信以其节省传输线、使用方便等优点被广泛关注。中短距离(小于500 米)的无线通信在自动测试系统、无线抄表、计算机遥测遥控系统、车辆监控系统和小区管理等实际应用中有广泛的市场。在众多的无线收发芯片中,nRF401 以其成本低、可靠性高、外围设计简单广受欢迎,然而由于通信空间的复杂性,无线通讯系统很容易收到误码,即使在发送端不发送数据的情况下,接收端也仍然会接收到大量的干扰数据。在一个中等规模的系统设计中,CPU 要进行多种操作,如外部存储器的访问,传感器数据的处理等,因此无线通讯干扰信息较多时,特别是在中断通讯模式下,频繁的中断将严重影响主程序的运行,另外由于对nRF401 的操作除了控制输入输出外,还需要对nRF401的收发状态、运行模式切换,因此对于一个总线结构的系统(如485 通讯模式),无线通讯部分也作为一个独立ID 模块时,传统的设计处理遇到了困难。因此需要设置一个中间处理环节,既能有效过滤信息又不影响通讯速率。

  为解决上述问题,本设计基于nRF401 作为无线收发芯片,使用两片AT89C2051 作为控制芯片,设计出一套无线通讯系统。其中一片AT89C2051(定义为控制芯片A)控制nRF401,AT89C2051 的IO 接口与串口配合控制nRF401 实现异步通讯;另一片AT89C2051(定义为控制芯片B)既能满足总线串口的要求,又能解决控制芯片A 由于频繁串行中断而不能及时响应总线的问题,起到分担任务、隔离干扰、串口扩展的作用。采用两片2051单片机设计方法,与采用一片双串口单片机设计相比,能降低成本、提高芯片利用率、隔离干扰。实践表明该系统结构简单、抗干扰能力强,能很好解决短距离系统之间的无线通信问题。

  nRF401 是Nordic公司研制的单片UHF无线收发芯片,工作在433MHz ISM频段。在接收模式中,nRF401被配置成传统的外差式接收机,所接收的射频调制的数字信号被低噪声放大器放大,经混频器变换成中频,放大、滤波后进入解调器。解调后变换成数字信号输出(DOUT端)。在发射模式中,数字信号经DIN端输入,经锁相环和压控振荡器处理后进入功率放大器射频输出。在本系统设计中,为了避免干扰,将基于nRF401的无线收发部分做在一块单独的PCB板上,引出通讯控制接口(J1),组成独立的无线收发模块。

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