1、多接口数据通讯模块的研究与设计多接口数据通讯模块的研究与设计.txt25 爱是一盏灯，黑暗中照亮前行的远方；爱是一首诗，冰冷中温暖渴求的心房；爱是夏日的风，是冬日的阳，是春日的雨，是秋日的果。 本文由 cuiyinjushi贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。您的论文得到两院院士关注 文章编号 ： （） 单片机接口技术多接口数据通讯模块的研究与设计 （ 太原理工大学； 国家农业信息化工程技术研究中心 ）文 俊 峰，张文爱王 成田宏武， 摘 要 ： 为 了 满 足 不 同 场 合 数 据 传 输 的 需 要 ， 本 文 介 绍 了 一
2、种 以 单 片 机 为 控 制 核 心 ， 可 实 现 、 外 通 红 信 、 线 射 频 传 输 三 种 常 用 标 准 接 口 的 通 信 模 块 。分 别 给 出 了 设 计 思 路 和 硬 件 电 路 。并 重 点 阐 述 其 中 两 种 无 线 接 口 的 实 现 无 方法。本模块集有线通信和无线传输于一体。适用范围广泛， 具有很大实用价值。 关键词 ： 通信接口； 红外收发； 无线射频； 单片机 文献标识码 ： 中图分类号 ： ， ： ， ， ： ， ， ， 引言随着 嵌 入式 计 算 技术 、 布 式信 息 处 理技 术 和 网络 通 信 技 分 术的 迅 速发 展 和 广泛 应
3、 用 ， 各种 数 据 传输 接 口 也在 不 断 的更 新 和 发展 。系 统 设备 的 多 样性 和 现 场环 境 的 复杂 性 ， 决 定了 数 据 通信 方 式 的多 样 性 和灵 活 性 。针对 上 述 情况 和 实 际问 题 ， 研 制 了 一 种 多 接 口 的 通 信 模 块 ， 可 实 现 通 讯 、 外 线 通 红 讯和无线射频通讯。接口 。 被 定义 为 一 种在 低 速 率 串 行 通 信 中 增 加 通 信 距 离 的 单 端 标 准 。 采 取 不 平 衡 传 输 方 式 ， 即 所 谓 单 端通信。 典型的 信号在正负电 平 之 间摆 动 ， 在 发送 数 据 时
4、， 发送端驱动器输出正电平在 ， 负 电 平在 电 平。当 无 数 据传 输 时 ， 线 上 为 ， 从 开 始 传 送 数 据 到 结 束 ， 线 上电平从 电平到 电平再返回 电平。接收器典 型的工作电平在 与 。 发 是 为 点 对 点 （即 只 用 一 对 收 、 设 备 ）通 信 而 设 计 的， 其驱动器负载为 。由于 发送电平与接收电 平的 差 仅 为 至 左 右 ， 所 以 其 共 模 抑 制 能 力 差 ， 再 加 上 双 绞 线上 的 分 布电 容 ， 其 传送 距 离 最大 约 为 米， 最 高 速 率 为技 术 创 新 整体框架多 接 口 通 讯 模 块 主 要 由 单
5、 片 机 、 串 电 行 通讯 接 口 、 红外 接 口 、 线 射 频 接 口 、 接 口 、 源 及 其 处 理 无 模块组成。如图 所示。RS232/485。所以 适合本地设备之间的通信。为扩 展 应用 范 围 ， 制定 了 标 准 ， 增 加 了 多 点 、双 向 通信 能 力 ， 通常 在 要 求通 信 距 离为 几 十 米至 上 千 米时 ， 广 泛采用 收发器。C8051F310 收发 器 采用 平 衡 发 送 和 差 分 接 收 ， 即 在 发 送 端 ， 驱动 器 将 电 平 信 号 转 换 成 差 分 信 号 输 出 ； 在 接 收 端 ， 接 收 器 将差分信号变成 电
6、平， 因 此 具 有抑 制 共 模干 扰 的 能力 ， 加 上 接收 器 具 有高 的 灵 敏 度 ， 能 检 测 低 达 的 电 压 ， 故 数 据 传输可达千米以外。C2图 系统结构总体框图 硬件设计 接口 工作原理及规范简介目 前 是 机 与 通 信 工 业 中 应 用 最 广 泛 的 一 种 串 文俊峰 ： 硕士研究生 基金项目 ： 北京市科技攻关项目 （） 技术应用 例 需要 个 终接 电 阻 ， 接 在 传 输 总 线 的 两 端 ， 其 阻 值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电 阻， 即一般在 米以下不需终接电阻。 接口电路实现 接 口 芯 片 用 于 完 成
7、 电 平 到 电 平 的 转换。这里选用 公司的 ， 该芯片的工作电压为 行 ， 静 态 电 流 小 于 ， 负 载 电 流 小 于 ， 数 据 传 输 率 为 ， 外 围 元 件 少 ， 仅 需 个 的 外 接 电 容 ， 且 该 芯 邮局订阅号： 元 年 单片机接口技术中 文 核 心 期 刊 微 计 算 机 信 息 （ 嵌 入 式 与 ） 年 第 卷 第 期 准， 其最高的红外传输速度为 。引脚 控制收发模 块的 灵 敏度 。 为 高 电 平 时 ， 模 块 的 灵 敏 度 提 高 ， 可 以 感 测 到 非常微弱的红外信号， 这样可以扩大传输距离， 但其抗干扰能 力 被 降 低 ； 当
8、为 低 电 平 时 ， 模 块 的 灵 敏 度 降 低 ， 但 其 抗 干 扰 能力有所提高。 在本设计中， 传输距离不太远， 故将 接地。 引 脚 为电源 关闭引脚。当该引脚为低电平时， 红外 传 输模块关闭， 达到低功耗目的。 根据 红 外传 输 标 准， 串 行 红 外 传 输 采 用 特 定 的 脉 冲 编 码 标 准 ， 该 标 准 与 串 行 传 输 标 准 不 同 。 这 里 采 用片 的 体 积 也 是 同 类 产 品 中 体 积 最 小 的 ， 还 具 有 保护功能。 接 口 芯 片 用 于 完 成 将 电 平 转 换 为 接 口电平的任务， 这里采用 作为 接口 芯 片 ，
9、 该 芯 片 的 主 要 技 术 参 数 为 ： 工 作 电 源 为 ， 工 作 电 流 ， 数据传输率为 。二者接口电路见图 。 传 输 控制 器 ， 以 进行 编 码 和 编 码 之 间的 转 换 。 在 输 出 模 式 下 ， 可 把 信 号 转 换 成 符 合 标准的信号以驱动红外发 射 器 ； 在接 收 模 式下 ， 它 可 将 输入信号转换成符合 标准的信 号 。该 控制 器 可 通过 口 进 行 编 程 ， 以 控 制 输 出 脉 冲 宽 度 和 波 特 率 ， 其 输 出 脉 冲宽度可程控为 或 位长。 位长功耗大，在 因 本设计中使用前者。图 为红外通信主要信号接线图。技 术
10、 创 新图 接口电路 红外接口 工作原理及规范简介 红外线通讯是一种廉价、 距离、 线、 功耗、 密性强 近 无 低 保 的通讯方案， 主要应用于无线数据传输， 有时也用于无线网络 接入和近程遥控。 红外通信是利用红外线作为传递信息的媒体， 即通信信 道。红外线是波 长 在 之 间 的 电磁 波 ， 是 人眼 看 不 到的 光 线 。红外 数 据 传输 一 般 采用 红 外 波段 内 的 近红 外 线 ， 波 长在 之间。发送 端 将 二进 制 数 字信 号 调 制成 某一 频率 的 脉 冲序 列 ， 并 驱动 红 外 发射 管 以 光脉 冲 的 形式 发 送 出去。接收端将接收到的光脉转换成
11、电信号， 再经过放大、 滤波 等处 理 后送 给 解 调电 路 进 行解 调 ， 还 原为 二 进 制数 字 信 号后 输 出 。简言 之 ， 红 外通 信 的 实质 就 是 对二 进 制 数字 信 号 进行 调 制 与解调， 以便利用红外信道进行传输； 红外通信接口就是针对 红 外 信 道的 调 制 解调 器 。红 外数 据 协 会成 立 后 ， 为保 证 不 同厂 商的红外产品能获得最佳的通信效果， 限定所用红外波长在 图 红外通讯接口电路 无线射频接口随着网络及通信技术的飞速发展， 无线通信以其成本低 廉、 展性好、 地理条件限制较少、 装施工简便灵活等特 扩 受 安 点，在许多领域都有
12、着广阔的应用前景。 它专用于低 是一种理想的超高频单片收发器芯片。 科研及医疗 ） 功率和低电压类无线电产品。主要用于 （工业、 频 带 和 在 频 带 的 （ 近距离设备 ） 中 ， 也 可经 编 程 后用 于 频 率为 和 的多信道设备。 主要的工作参数 可 通 过 串 行 总 线 接 口 编 程 ， 例 如 输 出 功 率 、 率 及 均 频 可编程。 （ ）是 国 际 红 外 数 据 协 会 的 英 文 缩写， 相继制定了很多红外通信协议， 有侧 重 于 传输 速 率 方面 的 ， 有 侧重 于 低 功耗 方 面 的， 也 有 二 者 兼 顾 的 。 协 议 基 于 异 步 收 发 器
13、 ， 最 高 通 信 速 率 在 ， 简 称 （ ， 串 行 红 外 协 议 ） ， 采 用 编 解 码机 制 。 协 议 提 高 通 信 速 率 到 ， 简 称 （ 的内部结构与工作原理 射频芯片内部简化模型如图 。 ， 快 速 红 外 协 议 ） ， 采 用 （ ， 脉冲 相位 调 制 ）编译 码 机 制， 同 时 在 低速 时 保 留 协 议 规 定。 规 范 定义了最高速度为 下的低功耗选择。规范 之后， 将这种低功耗选择功能推广到 和 。 又推 出 了最 高 通 信速 率 在 的协 议 ， 简 称 （ ， 特速红外协议 ） 。 接口电路实现本 设 计 模 块 采 用 公司 的 串 行
14、 红 外 收 发 芯 片 图 内部简化模型 在 接 收 模 式 下 ， 可 看 成 是 一 个 传 统 的 超 外 差 接 收 器 。射 频 输入 信 号 经 低 噪 声 放 大 器 （ 和 ）放 大 后 ， 翻转经过积分器 （ 和 ）产生中频 信号。在中频处理阶段 现场总线技术应用 例 和 传输控制器。红外输出由 完成。此模块为低功耗、 侧式封装， 符 合 串 行红 外 传 输标 元 年 邮局订阅号： 您的论文得到两院院士关注 信 号 经 混 合 滤 波 、 到 后 被 模 数 转 换 器 （）转 化 成 数 字 信 放 号。然后完成自动获取控制， 信道滤波， 解调， 二进制同步化， 在单片
15、机接口技术大学 信 息工 程 学 院研 究 生 ， 主要 研 究 方向 ： 电 路 与系 统 ， 单 片 机 与嵌入式系统； 张文爱， 女， 汉族， 太原理工大学信息工程学院 教授， 主要研究方向： 电路与系统， 人工智能， 传感器与检测技 术； 王成， 男， 汉族， 国家农业信息化工程技术研究中心副研究 员， 主要研究方向： 单片机与嵌入式系统， 传感器与检测技术， 。 脚 输 出 数 字 解 调 数 据 ， 脚 获 取 同 步 数 字 时 钟 数 据 。 为数字形式， 并可通过窜行接口读出。 还可作为可编程的载波检测指示器。 在发送模式下， 合成的 频率的直 接 馈 送到 功 率 放大 器
16、 。射频输出是 信号， 此信号是由馈送到 脚的数字比 特流通过 调制产生的。 可使用一个高频滤波器来得到高斯 频移 键 控 。芯 片 内 部 的 收 发 开 关 电 路 使 天 线 容 易 接 入 和匹配。 频 率 合 成 器 包 括 一 个 完 整 的 片 上 和 一 个 度 相 位 分 离 器 ， 在 接 收 模 式 中 产 生 用 于 下 变 频 混 频 器 的 和 信号。 工作的频率为 。 引 脚端 是 充电 泵 输 出， 引 脚 端 是 片 上 的 控 制 点 。 环 路 滤 波 器 在 外 部 ， 连 接 在 和 两 个 引 脚 端 之 间 。 和 引脚端可接一个晶振。 提供 相
17、位 锁 定信号。四线 窜行接口用于结构配置。 接口电路实现 （如图 ） ： ， ， ， ， ， ， ， ； ， ， ： ， ， ， ： ， ， ； ， ， ， ， ： ， 。 （ 太 原 太 原 理 工 大 学 信 息 工 程 学 院 ） 文 俊 峰 张 文 爱田宏武（ 北京 国家农业信息化工程技术研究中心 ）文俊峰王 成 田宏武（ ， ， ） （ ，） 通讯地址 ：（ 北京 信箱 分 箱 ， 国 家农 业 信 息化 工程技术研究中心环境控制部 ）文俊峰（收稿日期 ：） （修稿日期 ：）技 术 创 新图 无线射频接口电路 软件设计软件使用 语言编制。 接口和红外传输接口的 编程均符合串行通讯编
18、程标准。射 频 芯片 与 单 片机 的 编程接口采用 总线。相关手册上已有较为详细说明。（上接第 页 ）作者简介 ： 刘爱琴 （） ， 女 （河南安阳人 ） ，安阳工学院计算机 科学与信息工程系， 副教授 研究方向 计算机控制及应用 ） 朱宗胜 （） ， 男 （河南安阳人 ） ，安阳工学院计算机科学与信 息工程系， 讲师 研究方向： 数据库开发 ） 结束语本设计模块集成 、 红外通信、 无线射频传输三 种常 用 标准 接 口 。可单 独 使 用， 也 可 作 为系 统 拓 展模 块 集 成 于 而 现有系统中。 既降低了生产成本， 又提高了通用性和灵活性。 且适用范围广泛。具有很大实用价值。
19、本文作者创新点： 本模块改变了传统通讯模块的单一模 既 式。 可单独使用， 也可作为系统拓展模块集成于现有系统中。 降低了生产成本， 又提高了通用性和灵活性。 ： ， ， ， ， ， ， ， ： ； ， ， ， ， ， ， ， ， ： （ 河南安阳 安阳工学院 计算机科学与信息工程系 ）刘爱琴 朱宗胜参考文献 求是科技 单片机通信技术与工程实践 人民邮电出版社 吴秋明 基于 总线的 与多单片机间的串行通信 微计算机信息 ，： 黄智伟 单片无线数据通信 原理与应用 北京航空航天大 学出版社作 者 简 介 ： 文 俊 峰 ， 男 ， 年 生 ， 汉 族 ， 山 西 运 城 人 ， 太 原 理 工 技术应用 例（ ） 通讯地址 ：（ 河南安阳 安阳工学院 计算机科学与信息 工程系 ）刘爱琴（收稿日期 ：） （修稿日期 ：）邮局订阅号： 元 年 1
