基于無線收發(fā)數(shù)傳模塊PTR2030的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

   摘要：PTR2030是超小型、超低功耗、高速率的無線數(shù)傳MODEM模塊。它性能優(yōu)異，是目前低功率無線數(shù)傳應(yīng)用方面的理想器件。文中介紹了PTR2030的主要特點(diǎn)、引腳功能、軟件設(shè)計(jì)、硬件連接方法及具體應(yīng)用電路。

１　概述

由于目前無線收發(fā)模塊的種類較多，因此如何在設(shè)計(jì)中選擇所需要的模塊顯得非常關(guān)鍵，正確的選擇可以少走彎路，降低成本，更快的將產(chǎn)品推向市場。本文介紹的新型無線收發(fā)模塊ＰＴＲ２０３０就是一種超小型、超低功耗、高速率的無線數(shù)傳ＭＯＤＥＭ。它采用串口傳輸，應(yīng)用及編程非常簡單，傳送的效率很高，而且所需的外圍元件少，產(chǎn)品開發(fā)成本低，功耗低，管腳少，封裝小，因而有利于減?。校茫掳迕娣e和降低成本。

ＰＴＲ２０３０由單ＩＣ組合而成，它采用ＦＳＫ調(diào)制，而且接收發(fā)射合一，因而抗干擾能力很強(qiáng)；由于采用標(biāo)準(zhǔn)的ＤＩＰ引腳間距，因此更適合嵌入式設(shè)備。另外，它采用低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。ＰＴＲ２０３０的主要特性如下：

●接收發(fā)射合一;

●工作頻率為國際通用的３１５ＭＨｚ數(shù)傳頻段;

●采用ＦＳＫ調(diào)制方式，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合;

●采用頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好;

●靈敏度高達(dá)－１０５ｄＢｍ;

●最大發(fā)射功率為＋１０ｄＢｍ;

●工作電壓低（２．７Ｖ～３．３Ｖ），功耗小，待機(jī)狀態(tài)電流僅為８μＡ;

●工作速率最高可達(dá)２０ｋｂｉｔ／ｓ（也可在較低速率下工作?如９６００ｂｐｓ）;

●超小體積;

●可直接與單片機(jī)串口相連，編程非常方便;

●由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度設(shè)計(jì)，使用時無需申請?jiān)S可證;

●標(biāo)準(zhǔn)的ＤＩＰ引腳間距更適合于嵌入式設(shè)備。

２?。校裕遥玻埃常暗囊_功能

ＰＴＲ２０３０模塊的引腳圖如圖１所示。各引腳的功能如下:

ＶＣＣ：正電源，范圍為２．７～３．３Ｖ；

ＣＳ：頻道選擇端，必須設(shè)為高（即ＣＳ＝１），即選擇工作頻道為３１５ＭＨｚ；

ＤＯ：數(shù)據(jù)輸出端；

ＤＩ：數(shù)據(jù)輸入端；

ＧＮＤ：電源地；

ＰＷＲ：節(jié)能控制端，ＰＷＲ為１時，為正常工作狀態(tài)；ＰＷＲ為０時，為待機(jī)微功耗狀態(tài)；

ＴＸＥＮ：發(fā)射接收控制端，ＴＸＥＮ為１時，模塊為發(fā)射狀態(tài)；ＴＸＥＮ為０時，模塊為接收狀態(tài)。

３　ＰＴＲ２０３０的軟件編程

在軟件編程過程中，對ＰＴＲ２０３０的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要，表１給出了該模塊的工作模式控制及工作頻道的選擇方式。

表1 模塊工作模式控制及工作頻道選擇表

ＰＴＲ２０３０的通信速率最高為２０ｋｂｉｔ／ｓ，也可工作在其它速率?如４８００ｂｐｓ、９６００ｂｐｓ?下。實(shí)際上，使用時無需設(shè)置ＰＴＲ２０３０的工作速率。

在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，一般應(yīng)將模塊置于發(fā)射模式，即置ＴＸＥＮ為１，然后在等待至少５ｍｓ后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間需要）才可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后，應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài)?即置ＴＸＥＮ為０。發(fā)射到接收的轉(zhuǎn)換時間為５ｍｓ。

接收時，應(yīng)將ＰＴＲ２０３０置于接收狀態(tài)?即置ＴＸ-ＥＮ為０，接收到的數(shù)據(jù)可直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再送到計(jì)算機(jī)。

當(dāng)ＰＷＲ為０時?ＰＴＲ２０３０將進(jìn)入節(jié)電待機(jī)模式，此時的待機(jī)功耗電流大約為８μＡ。待機(jī)模式下，一般不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。

４ ＰＴＲ２０３０在溫度測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

用ＰＴＲ２０３０可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，也可構(gòu)成點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。圖２所示是ＰＴＲ２０３０用于溫度測控系統(tǒng)中的電路圖。

在該系統(tǒng)中，ＰＴＲ２０３０可將溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，同時將計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號傳送給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通訊。ＰＴＲ２０３０可直接接單片機(jī)的串口或Ｉ／Ｏ口。連接時，ＰＴＲ２０３０無線ＭＯＤＥＭ的ＤＩ端應(yīng)接單片機(jī)串口的發(fā)送端?ＤＯ端應(yīng)接單片機(jī)串口的接收端。利用單片機(jī)的Ｉ／Ｏ可以控制模塊的發(fā)射、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。ＰＴＲ２０３０與計(jì)算機(jī)相連時，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換來將ＴＴＬ電平轉(zhuǎn)換為ＲＳ２３２電平。電平轉(zhuǎn)換可選用一片ＭＡＸ２３２來完成。

圖2

    基于無線收發(fā)模塊的特點(diǎn)? 在對系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，應(yīng)該特別注意通信協(xié)議的制定及糾檢錯的處理。無信號時，ＰＴＲ２０３０的串口輸出為隨機(jī)數(shù)據(jù)，所以協(xié)議的第一件事就是要能夠識別噪聲和有效數(shù)據(jù)。通過測試和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，０ｘＦＦ后跟０ｘ００在噪聲中不容易發(fā)生，因此，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)可以任意內(nèi)容的字節(jié)開始（因?yàn)榈谝粋€字節(jié)的數(shù)據(jù)在發(fā)送時易丟失），然后是０ｘＦＦ后跟一個０ｘ００，接收協(xié)議規(guī)定只接收以０ｘＦＦ開始。并在其后跟一個０ｘ００的數(shù)據(jù)包。

另外應(yīng)注意數(shù)據(jù)的糾檢錯。本系統(tǒng)檢錯采用校驗(yàn)和方式?糾錯采用連續(xù)傳送三次的方法。同一數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送三次，然后在接收端比較三個數(shù)據(jù)中的每一位，若至少有兩個數(shù)據(jù)的該位相同，則該位為正確?？傊粋€完整的無線傳輸協(xié)議為：

[開始１][開始１][開始２][數(shù)據(jù)１][數(shù)據(jù)２][數(shù)據(jù)３][校驗(yàn)和]。

其中開始１是０ｘＦＦ，開始２是０ｘ００，如果校驗(yàn)和正確，則說明數(shù)據(jù)傳輸完整。然后再比較數(shù)據(jù)１、數(shù)據(jù)２、數(shù)據(jù)３，取其兩個相同者給出應(yīng)答信號，如果數(shù)據(jù)本身傳輸不完整、則不應(yīng)答，系統(tǒng)會重新發(fā)送數(shù)據(jù)。

     由ＰＴＲ２０３０構(gòu)成的系統(tǒng)可完成點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集傳輸及點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向數(shù)據(jù)傳輸，因此ＰＴＲ２０３０可廣泛用于遙控、遙測、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識別、非接觸ＲＦ智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、信息家電、無線２３２、４２２／４８５數(shù)據(jù)通信等系統(tǒng)。