基于nrf401的pc机无线收发模块的设计

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1、基于nRF401的PC机无线收发模块的设计

2、第1摘要：介绍了基于nRF401无线收发芯片的PC机串口通信模块和PC机ISA插槽通信模块的设计思路实现方案。通过该两种模块可以方便地实现PC机数字信号的载频传播，使计算机之间的无线数据传输成为可能。很多PC机应用系统需要增加无线数据传输功能。本文基于挪威NORDIC公司最新推出的单片无线收发一体芯片nRF401，设计出两种无线通信模块：具有标准RS232C接口的串行模块和具有标准PC机ISA总线插槽的通信模块。系统由基于nRF401的高频头（UFH）和连接PC机的接收适配

3、器（ADAPTER）两部分组成。500)this.style.ouseg(this)">1高频头设计1.1主芯片nRF401简介nRF401是工作于ISM频段（433MHz）的单片机无线收发一体芯片。它是目前集成度量高的无线数传产品，20脚双列直插封装。NRF401内部结构如图1所示，其中包含高频接收/发射、PLL合成、FSK调制/解调和双频切换等单元。该芯片有如下特点：FSK[5]频移键控（Frquency-ShiftKeying）调制方式，直接数据输入输出，抗干扰能力强，特别适合工业场合；采用DSS+PLL频率合

4、成技术，频率稳定性极好；灵敏度高，达到-105dBm；无需曼彻斯特编码；工作速率最高可达20kbit/s；最大发射功率达+10dBm，开阔地的使用距离最远可达1000m；工作在ISM频率433MHz和双信道频率433.92MHz/434.33MHz，使用不需要申请许可证。1.2考虑到相互干扰，在本系统中，高频头单独做成一块PCB板。压控振荡器（VCO）外接22mH高品质因素电感；锁相环（PLL）外典型单端二阶段滤波器；振荡源输入接4MHz晶振；天线设计采用环形差分天线。和通信模块接口的电路采用四脚端口连接。其中，TX

5、EN为发送使能，接低PCB板上的跳线。当接高电平时表明发送模式，反之为接收模式；CS为频率选择，也接PCB跳线，由高低电平选择所使用的频率；PHz的石英晶振，由8252的ALE、Hz的脉冲信号，该信号作为8251的CLK时钟信号，同时利用一片可编程定时/计数器8253进行64分频以产生8251的收发时钟。500)this.style.ouseg(this)">在接收板端，高频头接收来自发送高频头的FSK调制电磁波，经过接口送到适配器的8052引脚RXD。运行于查询方式时，系统程序把数据从8052的TXD端向PC机传送

6、，完成一次数据传输；在中断方式时，8251接收到数据后会激活系统中断服务例程完成同样的操作。发送板端与此类似，只不过经由8052的RXD、8251的TXD直接从高频头发送出去。在电路图中，8052的P27用来产生8251的片选信号，P26接8253的AXIM232芯片作TTL/RS232逻辑电平转换，如图3所示。2.1.2软件及配置为平衡PC机端和8251端通讯的波特率，统一采用1200bps，设置如下：可编程定时/计数器8253工作于方式3，即方波发生器方式。工作方式控制字写入36H，采用二进制计数；为达到64分频

7、的目的，在通道1写入40H。通用同步/异步接收/发送器USART8251工作于异步方式，波特率1200bps，字符长度8位，一个停止位。考虑到系统的低波特率应该能满足传输的可靠性，故不设校验位。方式控制字为4EH，命令指令为15H。在8051自身串口设置中，采用方式1即9位UART，以T1作为收发时钟。为满足1200bps的传输波特率，经计算得：T1编程为方式2定时状态，即可重载方式，计数常数为查询方式通信适配器流程图如图4所示。2.2ISA方案在应用系统设计中，ISA总线由于其技术的成熟性而被广泛应用。下面简单介绍

8、本系统的ISA方案。在该方案中，微型计算机作为系统中央处理设备，扩展一块UART8251使之具有串口通信的能力；74LS138用于不完整全地址译码，译码逻辑电路如图5所示；为避免对ISA总线操作造成影响，加了两片三态门电路74LS245进行总线隔离；在本系统中，去除了8952，仅使用一片USART8251和一片可编程定时/计数器8253，如图5和图6所示。74LS138的输出脚y0同时选通8251的CS片选引脚和总线隔离芯片74LS245的G脚；由于74LS245固有的选通逻辑，使用ISA总线的IOR选通该三态门的D

9、IR端；74LS138的y7脚同时选通8253的Sm(MircosoftmunicationControl)控件，它提供了事件驱动和查询两种方案。在事件驱动法中，每当有新字符到达端品，MSm控件将触发Onm事件。这样，应用程序坷通过检查MSm控件的mEvent属性采取相应的操作，它类似于汇编语言中的中断方式；较小的应用程序可以有采用查询法，也就