竞赛论文--无线遥控设计

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1、无线遥控组号：39参赛队员：李国化夏九杨振雷无线遥控设计一、总体概述：本系统有六大部分组成分PS/2电脑键盘控制部分、双单片机控制部分、无线数字收发部分、摄相头采集部分、高频放大发射部分、电视观察接收信号图像部分。二、题目分析及方案论证：本题中要求发射大于10米，且多通道。所以可采用高频无线数字收发模块。如NRF系列数字收发模块。可选用单片机给数字模块进行控制和配置寄存器，及用SPI给数字模块发送数据。1、NRF系列数字收发模块选择方案论证1.1NRF401可以达到题目要求所设计的无线数传模块由单片射频收发芯片nRF401、AT8

2、9C52微控制器和MAX3316接口芯片构成，工作在433.92／434.33MHz频段；  nRF401是北欧集成电路公司（NORDIC）的产品，是一个为433MHzISM频段设计的真正单片UHF无线收发芯片，满足欧洲电信工业标准（ETSI）EN300200-1V1.2.1。它采用FSK调制解调技术，最高工作速率可以达到20K，发射功率可以调整，最大发射功率是+10dBm。nRF401的天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线。它要求非常少的外围元件（约10个），无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获

3、得的4MHz晶体，收发天线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，有两个工作频宽（433.92/434.33MHz）,工作电压范围可以从2.7-5V，还具有待机模式，可以更省电和高效。    nRF401无线收发芯片的结构框图如图1所示：内部结构可分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路及串行接口几部分。发射电路包含有：射频功率放大器、锁相环（PLL），压控振荡器（VCO），频率合成器等电路。基准振荡器采用外接晶体振荡器，产生电路所需的基准频率。    其主要特性如下:  ●工作频率为国际通用的数传频段 

4、 ●FSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；  ●采用PLL频率合成技术，频率稳定性极好；  ●灵敏度高，达到-105dBm（nRF401）；  ●功耗小，接收状态250A，待机状态仅为8A（nRF401）；  ●最大发射功率达+10dBm；  ●低工作电压（2.7V），可满足低功耗设备的要求；  ●具有多个频道，可方便地切换工作频率；  ●工作速率最高可达20Kbit/s（RF401）；  ●仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件，基本无需调试；  ●因采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距

5、离最远可达1000米(与具体使用环境及元件参数有关)。TX与RX之间的切换    当从RX切换到TX模式时,数据输入脚(DIN)必须保持为高至少1ms才能收发数据。当从TX切换到RX时，数据输出脚（DOUT）要至少3ms以后有数据输出。    Standby与RX之间的切换    从待机模式到接收模式，当PWR_UP输入设成1时，经过tSR时间后,DOUT脚输出数据才有效。对nRF401来说，tST最长的时间是3ms。  从待机模式到发射模式，所需稳定的最大时间是tST。    PowerUp与TX间的切换    从加电到发射模式

6、过程中，为了避免开机时产生干扰和辐射，在上电过程中TXEN的输入脚必须保持为低，以便于频率合成器进入稳定工作状态。当由上电进入发射模式时，TXEN必须保持1ms以后才可以往DIN发送数据。    从上电到接收模式过程中，芯片将不会接收数据，DOUT也不会有数据输出，直到电压稳定达到2.7V以上，并且至少保持5ms。如果采用外部振荡器，这个时间可以缩短到3ms。  在实际应用中，微控制器采用Atmel公司的AT89C52，分别用单片机的P1口各管脚控制nRF401的DIN、DOUT、TXEN、PWRUP、CS这五个脚即可。接口芯片采

7、用美信公司的RS232转换芯片MAX3316，完成单片机和计算机RS232接口的电平转换及数据发送、接收、请求、清除功能。在nRF401芯片使用时，设定好工作频率，进入正常工作状态后，通过单片机根据需要进行收发转换控制，发送／接收数据或进行状态转换。在设计程序时，要注意各状态转换的时延。nRF401的通讯速率最高为20kbit/s，发送数据之前需将电路置于发射模式；接收模式转换为发射模式的转换时间至少为1ms；可以发送任意长度的数据；发射模式转换为接收模式的转换时间至少为3ms。在待机模式时，电路进入待机状态，电路不接收和发射数据

8、。待机模式转换为发射模式的转换时间至少为4ms；待机模式转换为接收模式的转换时间至少为5.0ms。这里给出系统和程序的工作流程图1.2单片射频收发器nRF905也可达到要求nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1