無線傳送方式實現(xiàn)室內(nèi)通信系統(tǒng) - 全文

　　目前，家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主要通過雙芯電纜直接對各種智能家電實現(xiàn)控制和訪問。這種方式安裝布線比較麻煩。為了克服安裝布線的麻煩，選用無線傳送方式實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種控制和訪問。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)首先通過電話線利用DTMF收發(fā)電路芯片MT8880實現(xiàn)遠程訪問，再利用主單片機AT89C51的串口把各種訪問、控制信息，傳送給無線數(shù)傳 MODEM芯片PTR2000，通過PTR2000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送;而作為智能家電的接收端，首先通過外接PTR2000接收到主機發(fā)送的控制和訪問信息，然后傳送給從單片機AT89C51以實現(xiàn)各種功能的控制。系統(tǒng)原理電路，如圖1所示。

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　　2 電話遠程訪問的實現(xiàn)方法

　　本系統(tǒng)遠程訪問利用DTMF收發(fā)芯片MT8880實現(xiàn)電話遠程訪問，MT8880是CMOS大規(guī)模集成電路，功耗低，并且將發(fā)送和接收電路集中在一塊芯片內(nèi)，容易與微機接口，使用方便。由于發(fā)送部分采用開關(guān)電容式D/A變換器，因此DTMF信號失真小，頻率精度高，片內(nèi)計數(shù)器對雙音頻模式的占空時間進行精確定時。并且能檢測電話信號音。

　　主單片機AT89C51的P1.0～P1.3分別接入MT8880的D0～D3;單片機AT89C51的P1.4～P1. 7分別接入MT8880的RSO、CS、R/W、02，單片機AT89C51的P3.2接MT8880的IRQ/CP，具體電路，如圖2所示。

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　　3 無線傳送的實現(xiàn)方法

　　本系統(tǒng)采用超小型、超低功率、高速率無線數(shù)傳MODEM芯片PTR2000，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送。PTR2000工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433 MHz，采用FSK調(diào)制，DDS+PLL頻率合成技術(shù)，具有兩個頻道，工作速率最高可達20 kB/s，可直接與單片機串口相連，低工作電壓(2.7 V)，低功耗，同時采用低發(fā)射功率(+10 dBm)、高接收靈敏度(-105 dBm)設(shè)計，使用無需申請許可證。

　　PTR2000簡單可靠，只有7個外接引腳，其各引腳控制功能如下：

　　Pin1：Vcc正電源，2.7～5.25 V;

　　Pin2：CS頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1(433.92 MHz)，CS=1選擇工作頻道2(434.33 MHz);

　　Pin3：DO數(shù)據(jù)輸出;

　　Pin4：DI數(shù)據(jù)輸入;

　　Pin5：GND電源地;

　　Pin6：PWR節(jié)能控制，PWR=1為正常工作狀態(tài)，PWR=0為待機微功耗狀態(tài);

　　Pin7：TEXN工作模式選擇，TEXN=1時模塊為發(fā)射狀態(tài)，TEXN=0時模塊為接收狀態(tài)。

　　主單片機AT89C51與其外接PTR2000的接口電路，如圖2所示。PTR2000的CS直接接地，利用工作頻道1，即433.92 MHz。PTR2000的Pin6與單片機的P2.0相連，PTR2000的Pin7與單片機的P2.1相連。主單片機AT89C51的TXD、RXD分別接PTR2000的DI、DO端。從單片機與其外接PTR2000的接口電路與此相同。

　　主單片機AT89C51根據(jù)控制要求發(fā)送數(shù)據(jù)到PTR2000，再由PTR2000將數(shù)據(jù)經(jīng)過FSK調(diào)制后發(fā)送出去，而從機AT89C51的外接 PTR2000接收到FSK調(diào)制信號后，首先解調(diào)輸出控制信息給從機AT89C51，再由從機AT89C51控制智能家電的工作。

　　由于單片機AT89C51具有多機通信功能，因此利用單片機AT89C51的串口實現(xiàn)多機通信。當一個AT89C51單片機的SM2位為1時，該單片機只接收地址幀，對數(shù)據(jù)幀不予理睬，而當SM2位為0則接收發(fā)來的所有信息。若主機欲與某目標從機通信，則主機置其外接PTR2000的Pin7=1，發(fā)送一幀該目標從機的地址信息給所有從機，然后主機置其外接PTR2000的Pin7=0，以便接收從機發(fā)送的應答信息。各從機接收到地址幀后響應串口中斷，把自身地址與目標從機地址相比較。若兩者相同，則該從機為目標從機，置該從機外接PTR2000的Pin7=1給主機發(fā)送應答信息，然后置該從機的 SM2=0、外接PTR2000的Pin7=0以便接收后續(xù)控制信息和數(shù)據(jù)。若兩者不同，則該從機不是目標從機，仍維持該從機的SM2=1，外接 PTR2000的Pin7=0，對主機發(fā)送的控制信息和數(shù)據(jù)不予理睬。主機接收到從機發(fā)送的應答信息后，則開始發(fā)送控制信息和數(shù)據(jù)。

　　4 軟件設(shè)計

　　主機通信子程序流程圖，如圖3所示。

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　　從機通信子程序流程圖，如圖4所示。

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　　5 系統(tǒng)測試

　　由于PTR2000屬于無線高頻通信，一定要充分考慮系統(tǒng)的抗干擾問題，同時無線通信環(huán)境的不確定性，各種環(huán)境下的傳輸效果是不盡相同的，路徑損耗、人體影響、建筑物影響、外界干擾、多徑現(xiàn)象和周圍環(huán)境的吸收等都會對傳輸?shù)木嚯x產(chǎn)生一定的影響。

　　因此在設(shè)計PCB圖時，用地線把時鐘電路部分包圍起來，讓其周圍電場趨近于零;同時每個集成電路均增加一個去耦電容，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在測試的過程中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸正常，只是由于室內(nèi)墻體的阻隔，加之各種家居的成在，使信號有所衰減，通信距離小于室外空曠地帶，但能很好滿足室內(nèi)通信要求。

　　通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試，該系統(tǒng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)正確、可靠，各元件工作正常。實驗證明該系統(tǒng)可以長時間穩(wěn)定可靠地工作。

　　6 結(jié)束語

　　設(shè)計的基于無線傳送的室內(nèi)通信系統(tǒng)功耗低、成本少，除了可以應用到智能家電遠程控制系統(tǒng)中，還可以應用于防盜報警系統(tǒng)以及其他一些短距離無線通信領(lǐng)域。