無線收發(fā)數(shù)傳MODEM模塊PTR2000的原理與應(yīng)用
1 概述
無限收發(fā)一體數(shù)傳MODEM模塊PTR2000芯片性能優(yōu)異,在業(yè)界居領(lǐng)先水平,它的顯著特點是所需外圍元件少,因而設(shè)計非常方便。該模板塊在內(nèi)部需成了高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制/解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能,因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。
以往設(shè)計無線數(shù)傳產(chǎn)品常常需要相當(dāng)?shù)臒o線電專業(yè)知識和昂貴的專業(yè)設(shè)備,而且傳統(tǒng)的電路方案不是電路太復(fù)雜就是調(diào)試?yán)щy而令人望而卻步,以至影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。PTR2000的出現(xiàn),使有們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計的困擾。該器件采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式,其工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計生產(chǎn),這些優(yōu)異特性使得PTR200非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計。另外,由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計,因而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。
2 PTR2000的主要特征
PTR2000的主要特征如下:
該器件將接收和發(fā)射合接為一體;
工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433MHZ;
采用FSK調(diào)制/解調(diào),可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入/輸出,抗干擾能力強(qiáng),特別適合工業(yè)控制場合;
采用DDS(直接數(shù)據(jù)合成)+PLL頻率合成技術(shù),因而頻率穩(wěn)定性極好;
靈敏度高達(dá)—105bBm;
工作電壓低(2.7V),功耗小,接受待機(jī)狀態(tài)電流僅為8μA;
具有兩個頻道,可滿足需要多信道工作的場合;
工作數(shù)率最高達(dá)20kbit/s(也可在較抵速率下工作,如9600bps);
超小體積,約40×27×5mm3;
可直接與CPU串口進(jìn)行連接(如8031),也可以用RS232與計算機(jī)接口,軟件編程非常方便;
標(biāo)準(zhǔn)的DIR引腳間距更適合于趼、嵌入式設(shè)備;
由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏的設(shè)計,因此使用時無需申請許可證,開闊地時的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000米。
3 引腳排列及功能
PTR2000模板的引腳排列如圖1所示。各引腳的功能說明如下;
VCC(1腳);下輸入端,電壓范圍為2.7~5.25V;
CS(2腳):頻道選擇端。CS=0時,選擇工作頻道
1, 即433.92MHz;CS=1時選擇工作頻道2,即434.33 MHz
DO(3腳):數(shù)據(jù)輸出端;
DI(4腳):數(shù)據(jù)輸入端
GND(5腳):電源地
PWR(6腳):節(jié)能控制端。當(dāng)PWR=1時,模塊處于正常工作狀態(tài),PWR=0
時,模塊處于待機(jī)微功耗狀態(tài);
TXTN(7腳):發(fā)射/接收控制端。當(dāng)TXTN=1時,模塊為發(fā)射狀態(tài);當(dāng)TXTN=0
時,模塊被設(shè)置為接受狀態(tài)。
PTR2000可與所有單片機(jī)(如80C31、2051、68HC08、PIC、Z8等)配合使
用,可直接接單片機(jī)的串口或I/O口,也可與計算機(jī)串口進(jìn)行通訊,此時需要
在中間簡單地接在一個RS232電平轉(zhuǎn)換芯片,如MAX232等。
4 軟件編程注意事項
在軟件編程過程中,對PTR2000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
模塊接腳輸入電平 | 模塊狀態(tài) | |||
TXEN | CS | PWR | 工作頻道號 | 器件狀態(tài) |
0 | 0 | 1 | 1 | 接收 |
0 | 1 | 1 | 2 | 接收 |
1 | 0 | 1 | 1 | 發(fā)射 |
1 | 1 | 1 | 2 | 發(fā)射 |
x | x | 0 | 待機(jī) |
4.1 發(fā)送
PTR2000的通信速率最高為20Kbit/s,也可工作在其它速率如4800bps、9600bps下,無需設(shè)置PTR2000的工作速率。
在發(fā)送數(shù)據(jù)之前,應(yīng)將模塊先置于發(fā)射模式,即TXEN=1。然后在等待至少5ms后(接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間)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TXEN=0。發(fā)射到接收的轉(zhuǎn)換時間為5ms。
4.2 接收
接收時應(yīng)將PTR2000置于接收狀態(tài),即TXEN=0。然后將將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計算機(jī)。
4.3 待機(jī)模式
當(dāng)PWR=0時,PTR2000進(jìn)入節(jié)電待機(jī)模式,此時的功耗大約為8μA,但在待機(jī)模式下不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。
PTR2000 除了應(yīng)注意在發(fā)送、接收和待機(jī)模式下的編程外,還需注意在無信號時,PTR2000的串口輸出的是隨機(jī)數(shù)據(jù),此時,可定義一個簡單的通信協(xié)議,如在發(fā)送時,在有效數(shù)據(jù)這前加兩用人才個(或多個)字節(jié)的固定標(biāo)志,以便在接收一方的軟件中檢測該固定標(biāo)志并將其作出了為下式數(shù)據(jù)的開始。
為了使系統(tǒng)能夠可靠地通信,在編程時應(yīng)設(shè)計通信協(xié)議,并應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的糾檢錯,檢錯可采用較驗方式或更好的CRC校驗方式。
5 硬件連接
圖2所示是PTR2000與計算機(jī)串口進(jìn)行接口的典型應(yīng)用電路。連接時,PTR2000無線MODEM的DI端應(yīng)接單片串口的發(fā)送端,DO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)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。
如果直接將PTR2000與計算機(jī)串口連接,則可用RTS來控制PTR2000無線MODEM模塊的收/發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換(RTS需經(jīng)電平轉(zhuǎn)換)。
6 應(yīng)用
單片無線收、發(fā)一體無線數(shù)傳模塊PTR2000可廣泛用于遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、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、水文氣象控制、機(jī)器人控制、無線/230/422/485數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)认到y(tǒng)。
圖3 是PTR2000的一種具體應(yīng)用框圖。圖中,MCU單片機(jī)可以是8031、2051、68HC08、PIC16C、Z8等,可將PTR2000直接到單片機(jī)的串口或I/0口上。圖4的接收和發(fā)射系統(tǒng)圖可完成數(shù)據(jù)采集的點對點傳輸。適用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、無線鍵盤、無線標(biāo)簽、身份識別等系統(tǒng)中。
利用圖5所示電路可以構(gòu)成3點對多點的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道,該系統(tǒng)可用于無線抄表、無線數(shù)傳等。