無(wú)線遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、引言近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線通信技術(shù)。而無(wú)線通信技術(shù)又有著集成化，低功耗，易操作的發(fā)展趨勢(shì)。目前，一些只由微控制器和集成射頻芯片構(gòu)成的無(wú)線通信模塊不斷推出，這種微功率短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在工業(yè)、民用等領(lǐng)域得到應(yīng)用廣泛。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微功率短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)作為一種無(wú)線通信實(shí)用技術(shù)，一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專(zhuān)用或通用無(wú)線通信模塊，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能。一個(gè)簡(jiǎn)易無(wú)線控制系統(tǒng)可以由微控制器，單片射頻收發(fā)

2、芯片以及少量外圍和顯示設(shè)備等構(gòu)成，本課題主要研究的是由C8051F310單片機(jī)最小系統(tǒng)和CC1101無(wú)線通信模塊組合而成的簡(jiǎn)易無(wú)線控制系統(tǒng)。1設(shè)計(jì)要求（1）工作頻率6-10MHz；（2）遙控路數(shù)不少于8；（3）遙控距離10m以上；（4）受控對(duì)象為發(fā)光二極管LED。2總體設(shè)計(jì)方案該設(shè)備由處理單元、發(fā)射模塊、接收模塊、外接電路等構(gòu)成。當(dāng)發(fā)射模塊發(fā)出信號(hào)時(shí)，接收模塊對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，以LED燈的亮滅來(lái)顯示開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。（1）處理單元：對(duì)比了51系列和C8051系列單片機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)后，選擇兼

3、容性較好，性能穩(wěn)定的C8051F310單片機(jī)作為處理單元，該單片機(jī)系統(tǒng)工作電壓為2.7V~3.6V之間。（2）發(fā)射和接收裝置：無(wú)線收發(fā)單元選用CC1101射頻芯片。CC1101與單片機(jī)采用SPI接口連接，該芯片體積小，功耗低，數(shù)據(jù)速率支持1.2～500kbps的可編程控制，可以工作在6MHz、35MHz、56MHz、100MHz四個(gè)波段，在所有頻段提供-30～10dBm輸出功率。本文中CC1101工作在6MHz的頻率上，采用FSK調(diào)制方式，數(shù)據(jù)速率為100kbps，信道間隔為200kHz。3　　單

4、元電路的設(shè)計(jì)3C8051F310是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片，具有體積小，重量輕，控制靈活方便，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，通常配以簡(jiǎn)單的外圍電路就可以構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，C8051F310單片機(jī)采用射頻SoC（片上系統(tǒng)）進(jìn)行無(wú)線通訊設(shè)計(jì)，是開(kāi)發(fā)低成本、低功耗無(wú)線通訊應(yīng)用系統(tǒng)的理想方案。射頻SoC（片上系統(tǒng)）的特點(diǎn)是：專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)，將全部的高頻部分電路全部集成到了電路內(nèi)部，從無(wú)線芯片片機(jī)到天線之間，只有簡(jiǎn)單的濾波電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者完全不必進(jìn)行任何高頻電路設(shè)計(jì)；采用特殊設(shè)計(jì)，使無(wú)線芯片和微處理器和高

5、頻線路間，實(shí)現(xiàn)完美的配合，數(shù)字電路對(duì)高頻通訊的影響減低到最??；將微處理器和無(wú)線芯片設(shè)計(jì)成一體，變成無(wú)線單片機(jī)，可以輕松完成無(wú)線通訊功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。3.2CC1101通信模塊的設(shè)計(jì)3.2.1CC1101模塊簡(jiǎn)介芯片采用Chipcon公司的CC1101，是根據(jù)SmartRF技術(shù)以0.18μmCMOS工藝制成的一款低成本單片UHF收發(fā)器，具有功耗低、電壓低、體積小、靈敏度高等特點(diǎn)。電路主要工作在低頻的ISM和SRD（短距離設(shè)備）頻率波段。CC1101集成了一個(gè)高度可配置的調(diào)制解調(diào)器，支持不同的調(diào)制格式，其

6、數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)12500kbps。通過(guò)開(kāi)啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項(xiàng)，能使性能得到提升。CC1101在1.8～3.6V的低電壓下工作，其靈敏度為-110dBm，在所有工作頻率波段上，可編程輸出功率為-30～10dBm。圖3.7MCU與CC1101接口電路示意圖　　圖3.8無(wú)線通信模塊電路原理圖CC1101與一個(gè)微控制器和少數(shù)幾個(gè)外接元件便可組成一個(gè)完整的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，在本文無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)中，使用MCU的P2口對(duì)CC1101進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的傳輸，如圖3.7所示。圖3.8是基于C

7、C1101的無(wú)線通信模塊電路原理圖。與LCM的電源接口設(shè)計(jì)一樣，在CC1101的電源供電端加入一個(gè)三極管來(lái)控制CC1101與電源的連接，當(dāng)P3.5輸出高電平時(shí)，三極管截止，CC1101與電源斷開(kāi)；當(dāng)P3.5輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，CC1101與電源連接。在不需要CC1101進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)將其關(guān)閉，需要時(shí)再打開(kāi)，這樣做的目的也是降低功耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命。12矩陣鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是一種廉價(jià)的輸入設(shè)備。一個(gè)鍵盤(pán)，通常包括有數(shù)字鍵(0一9)，字母鍵(A一Z)以及一些功能

8、鍵。操作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、地址、指令或其它控制命令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)。用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤(pán)按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類(lèi):一類(lèi)是編碼鍵盤(pán)，即鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由專(zhuān)用的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn);另一類(lèi)是非編碼鍵盤(pán)，即鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由軟件來(lái)識(shí)別。為了節(jié)省FO線，單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼鍵盤(pán)，鍵盤(pán)接口應(yīng)具備以下功能:鍵掃描功能即檢測(cè)是否有鍵按下;產(chǎn)生相應(yīng)的鍵代碼(鍵值);消除按鍵抖動(dòng)及多鍵按下。4x2的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)中的列線通過(guò)電阻接十5v。當(dāng)鍵盤(pán)上沒(méi)有鍵閉合時(shí)，所有的行線和列線斷開(kāi)，列線都呈高電