免费文档范文--单片机串行通信发射机(八)

、接收的设计。现在就介绍一下无线发射的原理和电路。
单片机无线串行接口电路由MICRF102单片发射器芯片，工作在300~440 MHz ISM频段；具有ASK调制和解调能力，抗干扰能力强，适合工业控制应用；采用PLL频率合成技术，频率稳定性好；接收灵敏度高达 －96dBm，最大发射功率达－2.5dBm；数据速率可达2Kb/s；低工作电压：4.75~5.5V；功耗低，接收时电流3mA，发射时电流7.75mA，接收待机状态仅为0.5μA，发射待机状态仅为1.0μA；可用于单片机之间的串行数据无线传输，也可在单片机数据采集、遥测遥控等系统中应用。
4.1  无线发射电路组成及工作原理：
 
 图4.1  无线发射电路图
 
 无线发射电路如图4.1所示，电路以MICRF102为核心。MICRF102是Micrel公司推出的一个单片UHF/ASK发射器，采用SOP(M)-8封装，芯片内包含有：由基准振荡器、相位检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成的合成器，发射偏置控制，RF功率放大器，天线调谐控制和变容二极管等电路，是一个真正的"数据输入－无线输出"的单片无线发射器件。UHF合成器产生载频和正交信号输出。输入相位信号（I）用来驱动RF功率放大器。天线调谐正交信号（Q）用来比较天线信号相位。天线调谐控制部分检测天线通道中发射信号的相位和控制变容二极管的电容，以调谐天线，实现天线自动调谐。功率放大器输出受发射偏置控制单元控制。ASK/OOK调制，提供低功耗模式，数据传输速率为20kb/s。    使用中应注意的问题是：
 （1）REFOSC（引脚4）是基准振荡端，连接晶振到地，或采用AC耦合方式输入峰-峰值为0.5 V的时钟脉冲。发射频率是基准振荡器频率的32倍：基准振荡频率×32=发射频率。如果使用外接时钟信号，须采用AC耦合方式，输入信号幅度峰-峰值为200~500 mV。
 （2）MICRF102使用差分输出去驱动天线负载。功率放大器输出级包含有一个变容二极管，它自动与天线的电感调谐，以保证谐振在发射频率上。典型的PCB导线天线的电感与回路的尺寸、天线导线的宽度、PCB铜泊的厚度和接地板的位置有关。设计时一般选择变容二极管的电容值为6.5pF。天线电感L由公式L=1/(4π2f2C)计算。
 （3）功率放大器的输出功率与PC端（引脚1）上的电压有关。正常工作时，该引脚端上的电压被设置在0.2~0.4V之间。PC端上的电压上升，输出功率加大；但是，如果PC端上的电压超过0.4V，功率放大器被限流，输出功率不再增加。减少PC端的电压可降低电源功率消耗，同时也会减少RF输出功率。
 （4）STBY端（引脚5）是待机模式控制。接VDD为发射方式，接VSS为待机模式。
 （5）MICRF102芯片对电源纹波敏感，正确地电源旁路是必需的，一般使用4.7μF、0.1μF、100pF3个电容并联在VDD和VSS之间。
 使用中应注意的问题是：
 ① 在发射模式下，通信速率最高为2 Kb/s；发送数据之前须将电路置于发射模式(MICRF102的第5脚STBY = 1)；接收模式转换为发射模式的转换时间至少5 ms；可以发送任意长度的数据；发送结束后应将电路置于接收模式(MICRF007的第6脚SHUT = 0)；发射模式转换为接收模式的转换时间至少5 ms。
 ② 在待机模式（MICRF102的STBY=0，MICRF007的SHUT=1）下，电路不发射/接收数据。设计串行通信程序应考虑：双方通信的协议，有效数据识别标志，数据的检错、纠错和校验。
4.2  单片机串口接口
 AT89C51（与MCS-51兼容）单片机的串行口在方式0工作状态下，使用移位寄存器芯片可以扩展多个8位并行I/O口。在LED点阵显示屏应用系统中，一般都采用数据同步移位输出方式，并使用移位寄存器芯片（如74LS595）扩展并行I/O口驱动LED点阵显示。LED点阵显示采用扫描方式，为不产生闪烁感，每秒需要传送50屏点阵显示数据，因此有大量的数据要通过同步移位的方式送到显示驱动电路部分，这就要求单片机能够快速地输出数据。AT89C51单片机的串行口在方式0工作状态下，数据以fosc/12的波特率输出，1个字节数据写入SBUF后，需检查中断标志位TI是否为“1”并清“0”TI或延时几个机器周期后才能继续写入了一个数据，输出速度慢。在LED点阵显示屏应用系统中，系统与PC机之间的通讯需要使用单片机的串行口，显示数据的同步移位输出口只有另外扩展。本文介绍的高速串行同步移位输出口（以下简称扩展串行口）电路，采用模块化设计，给出基于TTL和PLD两种电路的实现方案，波特率提高到fosc，数据输出不需要等待或延时。
4.2.1  扩展串行口与单片机的连接
 扩展串行口电路框图如图4.2所示。与并行存储器芯片类似，扩展串行口被视为一个外部RAM地址单元，直接挂接在AT89C51的外部数据总线上，D0～D7为数据线，CE为片选信号，WE为写脉冲信号，也是扩展串行口的输出控制信号。AT89C51外接晶体振荡器的振荡信号经二个与非门整形后为扩展串行口提供时钟脉冲XTAL2。DAT和CLK分别是扩展串行口的数据输出端和同步移位脉冲输出端。
 
 
 图4.2  扩展串行输出口与单片机的连接
4.2.2  操作指令
 假设AT89C51分配给扩展串行口的地址是0000H，使用令将数据写入扩展串行口并移位数据。下面的程序段将内部RAM数据区首址为30H的32字节数据送扩展串行口同步移位输出：
 MOV P2，#00H ；设置扩展串行口地址高8位
 MOV R1，#30H ；设置内部RAM数据区首址
 MOV R7，#32 ；输出字节个数
 LOOP：MOV A，@R1 ；从内部RAM数据区读入1字节
 INC R1 ；指向内部RAM数据区下一个地址单元
 MOVX @R0，A ；数据送扩展串行口输出
 DJNZ R7，LOOP ；32字节未送完继续
 RET
图4.2  扩展串行口原理图
4.2.3  基于TTL电路的设计方案和工作原理
 图4.2是用TTL电路实现的扩展串行口电路。74LS74是有预置、清零功能的双上升沿D触发器，D1～D5构成8脉冲发生器（计数器原理），74LS165是8位并行输入串行输出移位寄存器。CPU执行或MOVX @DPTR，A）指令时，数据被锁存在74LS165中。产生8脉冲信号的时序如图3所示。图3中，Q0～Q5分别是6个D触发器的输出端，扩展串行口片选有效（CE=0），写脉冲WE到来时，WR=0，在时钟脉冲XTAL2的上升沿触发器D0的输出Q0=0，Q0复位Q5，使Q5=1；写脉冲结束后，WR=1，则WR·Q5=1，计数器的复位端无效，计数器开始计数，同时在Q

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