1 概 述

單片機(jī)無(wú)線(xiàn)串行接口電路由MICRF102單片發(fā)射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成,，工作在300~440 MHz ISM頻段,；具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng),，適合工業(yè)控制應(yīng)用,；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好,；接收靈敏度高達(dá) －96 dBm,，最大發(fā)射功率達(dá)－2.5 dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)2 Kb/s,；低工作電壓：4.75~5.5 V,；功耗低，接收時(shí)電流3 mA,，發(fā)射時(shí)電流7.75 mA,，接收待機(jī)狀態(tài)僅為0.5μA，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為1.0μA,；可用于單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸,，也可在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用,。

2 電路組成及工作原理

2.1 無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路

無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路如圖1所示,，電路以MICRF102為核心。MICRF102是Micrel公司推出的一個(gè)單片UHF ASK發(fā)射器,，采用SOP(M)-8封裝,，芯片內(nèi)包含有：由基準(zhǔn)振蕩器、相位檢波器,、分頻器,、帶通濾波器、壓控振蕩器構(gòu)成的合成器,，發(fā)射偏置控制,，RF功率放大器，天線(xiàn)調(diào)諧控制和變?nèi)荻O管等電路,，是一個(gè)真正的"數(shù)據(jù)輸入－無(wú)線(xiàn)輸出"的單片無(wú)線(xiàn)發(fā)射器件,。UHF合成器產(chǎn)生載頻和正交信號(hào)輸出。輸入相位信號(hào)（I）用來(lái)驅(qū)動(dòng)RF功率放大器,。天線(xiàn)調(diào)諧正交信號(hào)（Q）用來(lái)比較天線(xiàn)信號(hào)相位,。天線(xiàn)調(diào)諧控制部分檢測(cè)天線(xiàn)通道中發(fā)射信號(hào)的相位和控制變?nèi)荻O管的電容，以調(diào)諧天線(xiàn),，實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧,。功率放大器輸出受發(fā)射偏置控制單元控制。ASK/OOK調(diào)制,，提供低功耗模式,，數(shù)據(jù)傳輸速率為20 kb/s。
 

使用中應(yīng)注意的問(wèn)題是：（1）REFOSC（引腳4）是基準(zhǔn)振蕩端,，連接晶振到地,，或采用AC耦合方式輸入峰-峰值為0.5 V的時(shí)鐘脈沖。發(fā)射頻率是基準(zhǔn)振蕩器頻率的32倍：基準(zhǔn)振蕩頻率×32=發(fā)射頻率,。如果使用外接時(shí)鐘信號(hào),，須采用AC耦合方式，輸入信號(hào)幅度峰-峰值為200~500 mV,。（2）MICRF102使用差分輸出去驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)負(fù)載,。功率放大器輸出級(jí)包含有一個(gè)變?nèi)荻O管,，它自動(dòng)與天線(xiàn)的電感調(diào)諧，以保證諧振在發(fā)射頻率上,。典型的PCB導(dǎo)線(xiàn)天線(xiàn)的電感與回路的尺寸,、天線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)的寬度、PCB銅泊的厚度和接地板的位置有關(guān),。設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇變?nèi)荻O管的電容值為6.5 pF,。天線(xiàn)電感L由公式L=1/(4π2f2C)計(jì)算。（3）功率放大器的輸出功率與PC端（引腳1）上的電壓有關(guān),。正常工作時(shí),，該引腳端上的電壓被設(shè)置在0.2~0.4 V之間。PC端上的電壓上升,，輸出功率加大,；但是，如果PC端上的電壓超過(guò)0.4 V,，功率放大器被限流,，輸出功率不再增加。減少PC端的電壓可降低電源功率消耗,，同時(shí)也會(huì)減少RF輸出功率,。（4）STBY端（引腳5）是待機(jī)模式控制。接VDD為發(fā)射方式,，接VSS為待機(jī)模式,。（5）MICRF102芯片對(duì)電源紋波敏感，正確地電源旁路是必需的,，一般使用4.7μF,、 0.1μF、100 pF 3個(gè)電容并聯(lián)在VDD和VSS之間,。

2.2 無(wú)線(xiàn)接收電路

無(wú)線(xiàn)接收電路如圖2所示,，電路以MICRF007為核心。MICRF007是Micrel公司推出的單片UHF ASK/OOK(導(dǎo)通-關(guān)斷鍵控)超外差無(wú)線(xiàn)電接收芯片,。MICRF007采用SOP(M)-8封裝,，芯片內(nèi)電路可分為UHF下變換器、OOK解調(diào)器和基準(zhǔn)控制三部分,。UHF下變換器包含RF放大器,、混頻器、中頻放大器,、帶通濾波器,、峰值檢波器、合成器、AGC控制電路,；OOK解調(diào)器包含低通濾波器,、比較器；基準(zhǔn)控制電路包含基準(zhǔn)振蕩器和控制邏輯電路,。僅需外接2個(gè)電容器CAGC和CTH,，1個(gè)晶振以及電源去耦電容即可構(gòu)成1個(gè)UHF ASK接收器，所有的RF和IF調(diào)諧都在芯片內(nèi)自動(dòng)完成,，是一個(gè)真正"無(wú)線(xiàn)輸入－數(shù)據(jù)輸出"的單片器件,。
 

MICRF007是標(biāo)準(zhǔn)的窄RF帶寬的超外差接收器,，窄帶寬接收器對(duì)RF干擾信號(hào)不敏感,。RF中心頻率由完全集成的PLL/VCO頻率合成器控制，與基準(zhǔn)振蕩器外接晶振有關(guān),。中頻帶通濾波器的帶寬為430 kHz,，基帶解調(diào)器的低通濾波器帶寬為2.1 kHz。接收數(shù)字ASK信號(hào),，接收器數(shù)據(jù)傳輸率為2 Kb/s,。

使用中應(yīng)注意的是：（1）MICRF007是一個(gè)窄帶寬接收器，要求發(fā)射電路必須使用SAW或晶振穩(wěn)頻,。（2）如果接收器處于高噪聲環(huán)境,，在天線(xiàn)ANT端和VSS之間可以連接一個(gè)固定數(shù)值的帶通網(wǎng)絡(luò)，以提供接收選擇性和輸入過(guò)載保護(hù),。（3）基準(zhǔn)振蕩器可通過(guò)REFOSC端（引腳8）外接晶振或輸入時(shí)鐘信號(hào),。基準(zhǔn)振蕩器的頻率fT是外接晶振頻率的64.5倍,。對(duì)于超外差接收器本機(jī)振蕩頻率fLO和發(fā)射頻率fTX的差值必須等于中頻的中心頻率,。因此，發(fā)射器的頻率fTX（即接收器接收頻率）,、基準(zhǔn)振蕩器頻率fT和本機(jī)振蕩器頻率fLO的關(guān)系為：fT = fLO/64.5,，fLO = fTX±(1.064fTX/390)。（4）SHUT端（引腳6）控制接收器使能,，當(dāng)SHUT端電壓VSHUT為高電平時(shí),，芯片進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，電流消耗僅為0.5μA,；當(dāng)VSHUT為低電平（下拉到地）時(shí),，芯片使能，為接收狀態(tài),。（5）CTH端（引腳4）上的解調(diào)信號(hào)的直流值作為比較器的基準(zhǔn)閥值,。CAGC端（引腳7）外接電容C2可增加輸入動(dòng)態(tài)范圍。（6）MICRF007芯片對(duì)電源紋波敏感，正確地電源旁路是必需的,。一般使用4.7μF,、0.1μF、100 pF 3個(gè)電容并聯(lián)在VDD和VSS之間,。

2.3 單片機(jī)串行接口電路

無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路可以直接與常用的單片機(jī)如8051,、68HC05、PIC16C5X等連接,，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸,，連接電路如圖3所示。
 

結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)表明：所設(shè)計(jì)的單片機(jī)串行接口無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、工作可靠,，可方便地在單片機(jī)與單片機(jī)之間，構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn),、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸通道,。

使用中應(yīng)注意的問(wèn)題是：① 在發(fā)射模式下，通信速率最高為2 Kb/s,；發(fā)送數(shù)據(jù)之前須將電路置于發(fā)射模式(MICRF102的第5腳STBY = 1),；接收模式轉(zhuǎn)換為發(fā)射模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少5 ms；可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù),；發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將電路置于接收模式(MICRF007的第6腳SHUT = 0),；發(fā)射模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少5 ms。② 在待機(jī)模式（MICRF102的STBY= 0,，MICRF007的SHUT = 1）下,，電路不發(fā)射/接收數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)串行通信程序應(yīng)考慮：雙方通信的協(xié)議,，有效數(shù)據(jù)識(shí)別標(biāo)志,，數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)和校驗(yàn),。