基于单片机的多机无线近距离通信系统电路设计

2017-08-18 71 0

现代通信技术的迅速发展使得许多应用领域都采用无线的通信方式进行数据传输。编解码芯片 PT2262、PT2272 组成的电路,由于具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,广泛应用于各类的无线遥控器、无线报警器以及玩具等其他小型电器装置。但是,这种电路极少用在多个字节数据的通信方面,具有一定的局限性。本文主要介绍利用 433MHz 高频发射模块和接收模块来制作多机无线 ASCII 码格式的短信通信。该通信方式是在 433MHz 高频发射模块和接收模块的基础上自己定义无线传输协议,实现任意两机之间的多个字节数据通信。

主机电路的设计

由于系统涉及的程序量比较大,所以要求 Flash 程序存储器的存储量不能太小;对发射和接收的短信进行存储,要用到 EEPROM 数据存储器模块,EEPROM 数据存储器存储的内容掉电时不会丢失;接收解码需要脉宽的捕捉和比较功能,要用到捕捉/比较/脉宽调制 CCP 模块;发射、接收以及时钟均要用到独立的定时器,所要求的定时器的个数不少于 3 个。基于设计需要,采用 Microchip 公司的 PICl6F877A 芯片作为系统的主控制器。该电路主要由主控芯片、晶体振荡电路和在线仿真接口组成,如图 2 所示。设计中使用 MCLR、RB6、RB7 三个接口作为在线仿真接口。

基于单片机的多机无线近距离通信系统电路设计

发射和接收电路的设计

采用 433MHz 高频发射和接收模块。433MHz 的高频发射电路在控制脚为高电平时起振并发射等幅高频信号,当控制脚为低电平时停止振荡。因此,可以用控制脚对高频电路完成幅度键控(ASK 调制),相当于调制度为 100%的调幅。当接收模块接收到 433MHz 的等幅高频信号时,信号脚就输出高电平,否则输出低电平。所以接收信号脚的高低电平变化会与发射控制脚的高低电平变化相对应。多个接收模块可以同时接收到同一个发射模块发射的信号,可以实现一机发送,多机同时接收。图 3 所示电路是高频 433MHz 载波的发射和接收模块。433MHz 的高频发射电路在控制脚 B5 为高平时,三级管 T1 导通,T2 射级接地起振并发射等幅高频 433MHz 的信号;当控制脚 B5 为低电平时,就停止振荡。因此,可以用控制脚 B5 对高频电路完成幅度键控(ASK 调制),相当于调制度为 100%的调幅。当接收模块接收到 433MHz 的等幅高频信号时,信号脚就输出高电平到 C2 口,若未收到 433MHz 的等幅高频信号则输出低电平。所以接收信号脚的高低电平变化会与发射控制脚的高低电平变化相对应。例如给 B5 引脚输入图 4 所示的波形,那么在接收模块的 C2 引脚上也将出现同样的波形。注意,B5 和 C2 的控制信号分别由主控芯片 PICl6F877A 的 RB5 和 RC2 发出。

基于单片机的多机无线近距离通信系统电路设计

液晶外围控制电路的设计

采用诺基亚 3310 LCD 显示模块。该 LCD 为 84×48 点阵的液晶屏,一屏可显示 4×7 个(12×12 点阵)汉字,或 6×14 个(6×8 点阵)英文、数字、标点符号等字符。该液晶显示器轻薄短小、低功耗电量,常用于手机显示。液晶外围电路如图 5 所示。

基于单片机的多机无线近距离通信系统电路设计

本设计中,诺基亚 33lO LCD 用 3V 的电压供电。其中,1 引脚是电源脚,6 引脚接地线,2 引脚为 SCLK,3 引脚为 SDIN。4 引脚为数据/地址选择端,分别给 4 引脚高低电平,可以控制单片机对诺基亚 3310 LCD 写数据或者写命令。5 引脚为使能端,低电平有效。8 引脚为复位端,低电平有效。11 引脚接背光灯电源的正级,12 引脚接背光灯电源的控制级。9、10 引脚为诺基亚 3310 LCD 自带的喇叭,此喇叭用单片机来控制的声音效果并不理想,所以改用直流自带振荡蜂鸣器。为了避免蜂鸣器和背灯光工作时对液晶电源造成影响,蜂鸣器和背灯光由 5V 的电源来供电,与液晶电源分开。

本文阐述的设计方法集编码和解码技术、通信协议技术、抗干扰技术、编辑短信技术、液晶点阵显示技术于一体。实现任意两机之间可以互发 70 个 ASCII 码字符的短信,可以像普通手机一样编辑短信,机子可以由用户命名以区别其他机子,实现一机对一机的通信,也可以用万能名(“WDX”)实现一机对多机的通信。可以存储一条发送出去的短信,也可以存储一条刚接收到的短信和旧的短信。整个系统人机交互界面友好,类似于普通手机系统,有操作提示,易于操作。本设计中采用分层的协议可以很容易地把无线通信模块用其他性能更好的无线模块替换。

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