原创 无线通信之方案设计

2009-3-12 13:26 1454 1 1 分类: 通信

一.研究目的及应用背景


1.1设计目的


   无线通信因其组网灵活、无需布线、不受地理环境限制等优点而愈加受到青睐,本实验的研究目的即通过nRF401无线收发模块实现中短距离无线呼叫及显示响应的功能。


1.2应用范围


1医疗卫生系统  采用一种无线的病房呼叫监护系统,在医院的病房里每个床位边都装有一个呼叫按钮,当病人需要帮助时,按下呼叫按钮,护士办公室里呼叫显示板上相应房间号的指示灯点亮,同时在走廊里安装一个电子显示牌,使值班护土能及时的知道哪个房间的病人需要帮助或需要进行抢救。


 


2 酒店餐饮娱乐场所  在每个房间安装一个呼叫终端,通过发送模块发送信息,前台通过接收模块收到信息并通过显示终端显示,可方便客人的服务需求,带来一定的经济效益。


1.3设计原理


使用专用射频模块nRF401,并使用单片机控制,其原理简单,使用的芯片集成度高,性能稳定,并且造价相对也低。每个分机有惟一的地址码,主机对呼入的号码进行存储,确保呼叫信息不丢失,终端数码管循环显示呼叫地址,系统稳定可靠,具有很好的应用前景。


 


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 二.设计需用的模块


2.1  AT89S51单片机AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反  复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标  准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强 大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。    AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。


Features 功能特性: (1)兼容MCS-51指令系统



(2)32个双向I/O口 (3)2个16位可编程定时/计数器 (4)全双工UART串行中断口线 (5)2个外部中断源 (6)中断唤醒省电模式 (7)看门狗(WDT)电路 (8)灵活的ISP字节和分页编程 (9)4k可反复擦写(>1000次)ISP Flash ROM (10)4.5-5.5V工作电压 (10)时钟频率0-33MHz (11)128x8bit内部RAM (12)低功耗空闲和省电模式 (13)3级加密位 (14)软件设置空闲和省电功能 (15)双数据寄存器指针


2.2  nRF401无线收发芯片


nRF401是应用广泛的超高频单片无线收发器,它不仅用于远程监测控制、自动化仪器仪表记录、交通管理、遥测和无线通讯等生产科研领域,还可用于安全报警玩具和家居智能化等日常生活领域。其主要特点如下,


(1)FSK制式调制,具有良好抗干扰性能。


(2)与控制器连接时,仅需要少量外部元器件,能直接 





嵌入各类系统。

(3)使用方便,不需要预安装或预定义。


(4)系统接口简单,数据不需要编码,无命令方式。


(5)数据传输速率较快,达20KB/秒。


(6)有二个数据收发通道,频率分别为433.92MHz


和434.33MHz。


(7)电源允许波动范围较宽,在2.7V一5.25V之间。


(8)功耗较低,接收电流≤250,发送电流≤8mA。


(9)具有待机模式,省电又高效。


 2.3   七段显示器


   使用8051的Port1连接到一个共阳的七段显示器,使之能够显示0~F。


 2.4   4×4小键盘


   使用8051的PORT2连接到4×4小键盘的输入,程序执行时,用户可以从4×4小键盘输入数据,而相应的数据会显示在七段显示器上。


 


点击看大图


 


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三. 模块间的连接






nRF401有接收、发送和待机三种工作方式,TXEN、CS和PWR一UP三个输入信号的不同组合确定。


3.1接收/发进方式切换


控制器通过改变TXEN实现接收/发送方式切换,TXEN=1为发送方式.TXEN=0为接收方式。当从接收切换到发送时,控制器送到DIN的待发送数据至少在TXEN从“0”到“1”1ms后才有效。当从发送切换到接收时,至少在TXEN从“1”到“0”3ms后,控制器才能从DOUT 接收到准确数据。


3.2通道选择


CS用于选择不同通道。当CS=0时,选择工作频率为433.92MHz的1号通道。当CS=1时,选择工作频率为434.3MHz的2号通道。


3.3待机方式到接收/发送切换


待机方式是芯片在非工作状态时的省电模式,它通过清除护PWR一UP(PWR一UP=0)实现。


 




在 nRF401内部结构中,LNA是低噪声放大器。当nRf401工作在接收方式时,它接收来自天线的RF 信号.然后通过DEM解调后从DOUT 端翰往控制器,从而实现无线接收数据。PA 是功率放大器。当你Nrf401工作在发送方式时,来自DIN端的准备以无线方式输出的数据经解调后通过PA成为RF信号.然后在天线上发射,从而实现无线发送数据。DIN和DOUT可以连接到控制器的位数据输入/输出端(例如RxD和TxD等)。nRF401频率源由来自OSC的基预通过PLL和VCO频率合成器产生,晶体谐振频率取4.OMHz。合成环形滤波器外接。VCO外接电感可选22nH。


 

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