用串行通信口與無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸臺(tái)

1、用串行通信口與無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸臺(tái)山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院(250100柳緒琰宋玉炎張遠(yuǎn)摘要文章介紹了一種用微機(jī)串行通信口和無線收發(fā)模塊無線數(shù)傳電臺(tái)中心點(diǎn)處的電路。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,并可以根據(jù)實(shí)際需要,更換有關(guān)器件,來滿足不同速率或不同距離的數(shù)據(jù)傳輸。文章給出了電路各部分的電路圖或原理圖。關(guān)鍵詞串行通信口數(shù)據(jù)傳輸臺(tái)無線收發(fā)模塊當(dāng)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)遠(yuǎn)距離無線通信且通信數(shù)據(jù)量大、對(duì)通信時(shí)間要求不高、通信環(huán)境較差時(shí),如電力系統(tǒng)無線抄表、樓宇智能化管理、小區(qū)三表集抄、計(jì)算機(jī)遙控遙測(cè)系統(tǒng)等場(chǎng)合,需組建一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸臺(tái)以微機(jī)作為中心點(diǎn)與各離散點(diǎn)進(jìn)行通信,以便用微機(jī)的強(qiáng)大功能對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一

2、處理。通常一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信模式中,各離散點(diǎn)與中心點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)量不大且采用輪詢方式,所以微機(jī)串行通信口足以滿足需求。這樣既滿足了采集數(shù)據(jù)的需求,又滿足了采集到數(shù)據(jù)后,對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求。1電路組成中心點(diǎn)電路大體有電平轉(zhuǎn)換、調(diào)制解調(diào)和無線收發(fā)三部分組成。電平轉(zhuǎn)換電路,將RS 2232電平轉(zhuǎn)換成TTL 電平,以配合調(diào)制解調(diào)器電路所需電平;調(diào)制解調(diào)器電路,將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)完成相互轉(zhuǎn)換;無線收發(fā)電路,將調(diào)制后的信號(hào)以射頻的方式發(fā)射出去,并接收射頻信號(hào)。中心點(diǎn)處電路組成如圖1所示 。圖1中心點(diǎn)處電路組成原理圖各離散點(diǎn)電路一般由單片機(jī)采集到數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)起來,等待中心讀取。所以離散點(diǎn)電路組成如圖2所示。由于中

3、心點(diǎn)離散點(diǎn)在數(shù)據(jù)收發(fā)電路組成上相似,而離散點(diǎn)處數(shù)據(jù)采集又和具體應(yīng)用有關(guān),所以我們僅就中心點(diǎn)處電路作詳細(xì)介紹,軟件設(shè)計(jì)也和具體應(yīng)用有關(guān),我們?cè)诖瞬蛔魃婕?。圖2離散點(diǎn)處電路組成原理圖2各部分電路組成2.1串口部分標(biāo)準(zhǔn)RS 2232串口有22條信號(hào)線,微機(jī)的串口一般是9引腳,通常情況下,這9個(gè)引腳不完全使用,而是接成零Modem 方式即僅使用發(fā)送數(shù)據(jù)(TX D 、接收數(shù)據(jù)(RX D 、信號(hào)地這三個(gè)引腳即可,剩余幾個(gè)引腳可以將請(qǐng)求發(fā)送(RTS 與清除發(fā)送短接,數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好(DSR 、數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(DTR 及載波檢測(cè)(DCD 短接,也可以不去處理這幾個(gè)引腳。2.2電平轉(zhuǎn)換電路可用專門的電平轉(zhuǎn)換芯片

4、來實(shí)現(xiàn)TTL 電平和RS 2232電平之間的轉(zhuǎn)換,如MC1488、MC1489、SN75150P 、MAX202、MAX232等。推薦使用MAX202或MAX232,因?yàn)樗鼈兌际褂脝我坏?5V供電,含有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)接收器,每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出端和接收器的輸入端都設(shè)有保護(hù),不閉鎖,能保證120kbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸率,且提供防止靜電的保護(hù)裝置。同時(shí)它的外圍電路非常簡(jiǎn)單,僅需要5個(gè)電容即可。其中MAX202使用0.1F 電容,MAX232使用1F 電容,MAX232的電路圖如圖3所示。2.3調(diào)制解調(diào)器電路國內(nèi)外許多優(yōu)秀的開發(fā)商開發(fā)了各具特色的Modem ,可滿足不同速率的要求,如300、600、

5、1200、2400、4800、9600或19200bit/s ,甚至更高速率。我們以符合CCITTV.23協(xié)議的Modem 芯片電子技術(shù)2003年第4期網(wǎng)絡(luò)、通信與多媒體 圖3MAX232典型電路圖TD K73M223為例來說明這部分電路組成。CCITTV.23協(xié)議是1200bit/s ,半雙工,帶有幅度均衡的工作模式。下面簡(jiǎn)單介紹一下TD K73M223,這是一個(gè)性價(jià)比比較高的音頻FSK (頻移鍵控Mo 2dem 芯片,提供濾波的調(diào)制解調(diào)功能,可以實(shí)現(xiàn)異步串行半雙工通信,使用CCITTV.23規(guī)定的頻點(diǎn)(1302Hz 表示數(shù)字信號(hào)1,2097Hz 表示數(shù)字信號(hào)0。這是一個(gè)低功耗、高穩(wěn)定、無需

6、微處理器、內(nèi)置自測(cè)功能的Modem 芯片。圖4給出TD K73M223典型應(yīng)用電路圖。將Modem 芯片數(shù)字接收器和發(fā)送器分別接至MAX232的驅(qū)動(dòng)器和接收器上 。圖4TD K73M223原理圖2.4無線收發(fā)電路考慮到通信距離及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性,建議無線收發(fā)信機(jī)使用V HF 或U HF 頻段的無線電波作為傳輸手段。我們以深圳市訊達(dá)通訊設(shè)備有限公司研制的FC 2301/C 模塊式無線收發(fā)信機(jī)為例來介紹這部分組成。FC 2301/C 模式集無線信號(hào)的接收發(fā)送于一體,采用半工工作方式可以在V HF/U HF 頻段范圍為用戶提供雙向音頻信號(hào)傳輸。帶寬為20MHz 。FC 2301/C 內(nèi)含獨(dú)立的射頻模式

7、和MCU 。采用雙PLC/VCO 結(jié)構(gòu)。工作穩(wěn)定可靠。FC 2301/C 接口簡(jiǎn)單實(shí)用,多個(gè)參數(shù)可調(diào),適應(yīng)性強(qiáng),具有音頻信號(hào)輸出、音頻脈沖信號(hào)輸出和直接推動(dòng)揚(yáng)聲器的音頻功率輸出信號(hào)。具體有關(guān)指標(biāo)請(qǐng)查閱相關(guān)資料,它的基本工作原理和組成如圖5所示 。圖5FC 2301/C 組成原理如圖5所示,FC 2301/C 由接收電路、發(fā)射電路、數(shù)字鎖相環(huán)、CPU 和音頻調(diào)制解調(diào)器組成。接收電路將從天線上收到的信號(hào)進(jìn)行放大處理,由音頻調(diào)制解調(diào)器解調(diào)出音頻信號(hào)。發(fā)射電路將調(diào)制的射頻信號(hào)放大后由天線輻射到天空中。數(shù)字鎖相環(huán)由CPU 控制,產(chǎn)生所需的頻率供接收和發(fā)射用。將FC 2301/C 的音頻輸出接Modem

8、的模擬輸入端,Modem 調(diào)制信號(hào)輸入端接Modem 的模擬輸出端。由于FC 2301/C 是半雙工的工作方式,故需產(chǎn)生發(fā)射控制信號(hào)(PTT 。當(dāng)PTT 信號(hào)有效時(shí),FC 2301/C 處于發(fā)射狀態(tài),PTT 信號(hào)無效時(shí)處于接收狀態(tài)。PTT 信號(hào)的產(chǎn)生,我們用發(fā)送數(shù)據(jù)端經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后,接一個(gè)可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來產(chǎn)生PTT 所要求的信號(hào),并且可完成PTT 所需功能。3設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些問題當(dāng)無線收發(fā)信機(jī)功率較大時(shí)可能會(huì)對(duì)其他芯片造成影響,要對(duì)輸入輸出信號(hào)做好去耦和屏蔽設(shè)計(jì),以防損壞芯片。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)應(yīng)注意數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)尾有足夠的冗余,并且采用一些校驗(yàn)方法以確保數(shù)據(jù)的正確接收。特別是對(duì)于一些比較短的聯(lián)絡(luò)指令,更應(yīng)加上足夠的冗余,以使中心點(diǎn)與離散點(diǎn)能夠穩(wěn)定可靠地建立聯(lián)系。4結(jié)束語這個(gè)電路已應(yīng)用在無線抄表的中