無(wú)線射頻接收芯片MC33594 - TPMS中無(wú)線接口電路的設(shè)計(jì)

　　摩托羅拉的MC33594器件是高溫集成UHF超外差無(wú)線電接收模塊。該芯片采用LQFP-24封裝,工作頻率在300～450MHz頻段,電壓在4.5～5.5V范圍內(nèi);接收靈敏度高達(dá)-103dBm。芯片最大的特點(diǎn)是帶有一串行外設(shè)接口SPI(Serial Peripheral Intelface)。通過(guò)SPI,它允許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信,交換信息。SPI接口使用四條線：串行時(shí)鐘線(SCK),主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO,主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線RESET。

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　　2.2 TPMS系統(tǒng)中的無(wú)線接口電路硬件設(shè)計(jì)

　　TPMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較關(guān)鍵的一點(diǎn)是數(shù)據(jù)的傳輸部分。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸部分由兩部分組成：一是駕駛室中的無(wú)線接收部分,另外一部分是輪胎中的無(wú)線發(fā)射部分。這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、穩(wěn)定性,將是系統(tǒng)優(yōu)良性能的重要體現(xiàn)。

　　(1)無(wú)線發(fā)射接口電路設(shè)計(jì)

　　無(wú)線發(fā)射電路由發(fā)射芯片MC33493、AT89C2051單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成,如圖2所示。發(fā)射模塊中,引腳3(BAND引腳)接3V高電平,表示系統(tǒng)發(fā)射頻率為434MHz,用于選擇工作頻率;引腳14(MODE引腳)接高電平,表示系統(tǒng)選擇FSK調(diào)制模式。FSK調(diào)制方式定義為一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)不同的頻移值分別表示數(shù)字高、低兩種電平。在這個(gè)系統(tǒng)中,低頻移表示數(shù)字高電平,高頻移表示數(shù)字低電平。發(fā)射芯片的FSK調(diào)制方式由與晶振串聯(lián)的下拉負(fù)載電容C1來(lái)實(shí)現(xiàn)。與CFSK引腳相連的有一內(nèi)部開(kāi)關(guān),用以選通下拉電容C1。當(dāng)DATA=O時(shí)(MODE引腳置高電平),開(kāi)關(guān)關(guān)閉,此時(shí)輸出高頻移;當(dāng)DATA=1時(shí),開(kāi)關(guān)接通,此時(shí)輸出低頻移,這就實(shí)現(xiàn)了FSK調(diào)制方式,也就是說(shuō),如果載波頻率是433.92MHz而且總的頻偏是士△f(MHz),則數(shù)字高電平表示為433.92MHz-△f,數(shù)字低電平表示為433.92 MHz+△f。

　　由于MC33493工作電平最大為3V,而微控制器89C2051工作電平最大為5V,要實(shí)現(xiàn)連接就必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)供電為5V,通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路為發(fā)射芯片供電。其發(fā)射芯片MC33493通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)相連,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。它與89C2051單片機(jī)及接收機(jī)一起構(gòu)成無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)。

　　(2)無(wú)線接收接口電路設(shè)計(jì)

　　無(wú)線接收接口電路主要由接收芯片MC33594與AT89C2051單片機(jī)構(gòu)成,如圖3所示。接收芯片MC33594通過(guò)SPI接接口與單片機(jī)AT89C2051的I/O口相連。該電路中,利用AT89C2051單片機(jī)的I/O口模擬SPI接口,通過(guò)用軟件控制的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送;利用并口P1.1來(lái)模擬SPI的SCK輸出端,P1.2模擬MCU的數(shù)據(jù)輸出端(MOSI),P1.3模擬SPI的數(shù)據(jù)輸入端(MISO),P1.4模擬SPI的從機(jī)選擇端RESET。在接收之前,首先置RESET引腳為低電平,使接收機(jī)變?yōu)閺臋C(jī),而單片機(jī)變?yōu)橹鳈C(jī)。單片機(jī)通過(guò)MOSI信號(hào)線將單片機(jī)內(nèi)的程序?qū)懭虢邮諜C(jī)的配置寄存器里對(duì)接收機(jī)進(jìn)行配置,配置好后再置：RESET引腳為高電平。此時(shí)單片機(jī)變?yōu)閺臋C(jī),而接收機(jī)變?yōu)橹鳈C(jī),它產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),同時(shí)數(shù)據(jù)由RFIN端接入,經(jīng)低噪聲放大器放大后送入混頻器,使其變換成中頻。在中頻級(jí),經(jīng)變換的信號(hào)在送入解調(diào)器之前被放大和濾波。

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　　為了與MC33594接收機(jī)所設(shè)定的SPI工作狀態(tài)在邏輯時(shí)序上協(xié)調(diào)一致,要使串行時(shí)鐘輸出P1.1的初始狀態(tài)為1,在選通MC33594后,置P1.1為O。此時(shí)AT89C2051單片機(jī)輸出1位SCK時(shí)鐘,同時(shí),使MC33594串行左移,從而輸出1位數(shù)據(jù)至AT80C2051單片機(jī)的P1.3(模擬MCU的MISO線),再置Pl.1為1,使AT89C2051單片機(jī)從P1.O輸出1位數(shù)據(jù)(先為高位)至AT89C2051單片機(jī)。至此模擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出完成。以后再置P1.1為0,模擬下一位的輸入輸出。依此循環(huán)8次,可完成1次通過(guò)SPI傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。其程序包括MCU串行輸入、串行輸出和串行輸入/輸出3個(gè)子程序。MCU串行輸入是從接收機(jī)的MISO線上接收8位數(shù)據(jù)并放入寄存器R0中;串行輸出是將AT80C51單片機(jī)中R0寄存器的內(nèi)容傳送到接收機(jī)的MOSI線上;串行輸入/輸出將AT89C2051單片機(jī)R0寄存器的內(nèi)容傳送到MC33594的MOSI線上,同時(shí)從MC33594的MISO線上接收8位數(shù)據(jù)。由MOSI引腳將接收到的數(shù)據(jù)送入到單片機(jī),這樣數(shù)據(jù)就可以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示了。