无线遥控设计资料

无线遥控设计一、总体概述：本系统有六大部分组成分 PS/2 电脑键盘控制部分、双单片机控制部分、无线数字收发部分、摄相头采集部分、高频放大发射部分、电视观察接收信号图像部分。二、题目分析及方案论证：本题中要求发射大于 10 米，且多通道。所以可采用高频无线数字收发模块。如 NRF 系列数字收发模块可选用单片机给数字模块进行控制和配置寄存器，及用 SPI 给数字模块发送数据。1 、NRF 系列数字收发模块选择方案论证1.1 NRF401 可以达到题目要求 所设计的无线数传模块由单片射频收发芯片 nRF401、AT89C52 微控制器和 MAX3316 接口芯片构成工作在 433.92／434.33MHz 频段； nRF401 是北欧集成电路公司（NORDIC）的产品，是一个为 433MHz ISM 频段设计的真正单片UHF 无线收发芯片，满足欧洲电信工业标准（ETSI）EN300 200-1 V1.2.1。它采用 FSK 调制解调技术，最高工作速率可以达到 20K，发射功率可以调整，最大发射功率是+10dBm。nRF401 的天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的 PCB 天线。它要求非常少的外围元件（约 10 个），无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的 4MHz 晶体，收发天线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，有两个工作频宽（433.92/434.33MHz）,工作电压范围可以从 2.7-5V，还具有待机模式，可以更省电和高效。 nRF401 无线收发芯片的结构框图如图 1 所示：内部结构可分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路及串行接口几部分。发射电路包含有：射频功率放大器、锁相环（PLL），压控振荡器（VCO），频率合成器等电路。基准振荡器采用外接晶体振荡器，产生电路所需的基准频率。 其主要特性如下: ●工作频率为国际通用的数传频段 ●FSK 调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合； ●采用 PLL 频率合成技术，频率稳定性极好； ●灵敏度高，达到-105dBm（nRF401）； ●功耗小，接收状态 250 A，待机状态仅为 8 A（nRF401）； ●最大发射功率达 +10dBm ； ●低工作电压（2.7V），可满足低功耗设备的要求； ●具有多个频道，可方便地切换工作频率 ； ●工作速率最高可达 20Kbit/s（RF401）； ●仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件，基本无需调试； ●因采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距离最远可达 1000米 (与具体使用环境及元件参数有关)。TX 与 RX 之间的切换 当从 RX 切换到 TX 模式时,数据输入脚(DIN)必须保持为高至少 1ms 才能收发数据。当从 TX 切换到RX 时，数据输出脚（DOUT）要至少 3ms 以后有数据输出。 Standby 与 RX 之间的切换 从待机模式到接收模式，当 PWR_UP 输入设成 1 时，经过 tSR 时间后,DOUT 脚输出数据才有效。对 nRF401 来说，tST 最长的时间是 3ms。 从待机模式到发射模式，所需稳定的最大时间是 tST。 Power Up 与 TX 间的切换 从加电到发射模式过程中，为了避免开机时产生干扰和辐射，在上电过程中 TXEN 的输入脚必须保持为低，以便于频率合成器进入稳定工作状态。当由上电进入发射模式时，TXEN 必须保持 1ms 以后才可以往DIN 发送数据。 从上电到接收模式过程中，芯片将不会接收数据，DOUT 也不会有数据输出，直到电压稳定达到 2.7V 以上，并且至少保持 5ms。如果采用外部振荡器，这个时间可以缩短到 3ms。 在实际应用中，微控制器采用 Atmel 公司的 AT89C52，分别用单片机的 P1 口各管脚控制 nRF401 的DIN、DOUT、TXEN、PWRUP、CS 这五个脚即可。 接口芯片采用美信公司的 RS232 转换芯片 MAX3316，完成单片机和计算机 RS232 接口的电平转换及数据发送、接收、请求、清除功能。在 nRF401 芯片使用时，设定好工作频率，进入正常工作状态后，通过单片机根据需要进行收发转换控制，发送／接收数据或进行状态转换。在设计程序时，要注意各状态转换的时延。nRF401 的通讯速率最高为 20kbit/s，发送数据之前需将电路置于发射模式；接收模式转换为发射模式的转换时间至少为 1ms；可...