基于NFC的無線通信系統(tǒng)電路設(shè)計

　　在很多場合有線通信技術(shù)并不能滿足實際需要， 比如在野外惡劣環(huán)境中作業(yè)。使用無線射頻通信芯片構(gòu)建的通信模塊， 用單片機作為控制部件， 配合一定的外圍電路就能很好地進行兩地空間區(qū)域信號對接， 實現(xiàn)自由數(shù)據(jù)通信， 解決了無線通信的技術(shù)難題。并且其具有硬件構(gòu)造簡單、維護方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點， 能在電子通信業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

　　本文的控制部件選用AT 89C51 型單片機。由于這種芯片只有SPI 通信接口， 而目前常用的單片機都沒有這種接口， 因此需要對該芯片的通信時序進行模擬，所以在控制器里編程時要嚴格按照芯片工作時序進行。

　　NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設(shè)計

　　NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01 配合網(wǎng)絡(luò)晶振、解耦電容、偏極電阻一起工作構(gòu)造穩(wěn)定射頻通信模塊。該芯片是貼片結(jié)構(gòu)， 模塊占用空間少， 如圖2 所示。

　　圖2由NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路圖。

　　電源電路設(shè)計

　　電源電路如圖3 所示， B1 是9 V 蓄電池或者鋰電池， 能夠反復(fù)充電。C1 ， C2 ， C3 ， C4 都是濾波電容， 起到一次與二次濾波作用。D1 ， D2 是穩(wěn)壓二極管， 使輸出端的電壓穩(wěn)定在理想的水平電壓。芯片7805 是三端穩(wěn)壓集成電路芯片， 具有正電壓輸出。其電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管等保護電路， 最終目的把9 V 電源轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定5 V 輸出， 為后續(xù)設(shè)備供電。

　　系統(tǒng)通信電路設(shè)計

　　系統(tǒng)通信電路如圖4 所示。本電路中應(yīng)用單片機AT89C51作為控制芯片， 對NRF24L01 主通信模塊的接口時序模擬和對數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收進行處理。

　　圖3電源電路圖。

　　圖4系統(tǒng)通信電路圖。

　　與PC 機通訊電路設(shè)計

　　如果單片機通信電路與單片機通信電路通信， 則兩個硬件電路和圖4 相同， 只是在軟件設(shè)計時需在每個通信端設(shè)定不同的通信地址， 以辨認每個通信端口。若是單片機通信電路與PC 機或者具有COM 口的設(shè)備電路通信， 則需要一個轉(zhuǎn)接電路， 其硬件電路如圖5 所示。

　　圖5 SPI 接口與MAX232 通信硬件電路圖。

　　在圖5 所示的電路中， 單片機左側(cè)是一塊MAX232芯片， 其作用是將PC 機中的232 電平與單片機的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭， 在使用時可接在計算機COM 口上與計算機通信。單片機右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機同樣沒有SPI 接口， 所以需要用普通接口軟件模擬SPI 接口， 其編程要嚴格按SPI 端口的通信邏輯時序。

　　結(jié)語

　?。?1） 提出基于射頻的無線通信技術(shù)方案， 并且按照該方案搭建硬件電路。

　　（ 2） 設(shè)計單片機控制算法， 在PC 機中編好上位機軟件， 執(zhí)行機構(gòu)能迅速執(zhí)行預(yù)定結(jié)果， 反應(yīng)時間小于1 ms。

　?。?3） 在執(zhí)行機構(gòu)遇到障礙時， 能返回準確命令， 使上位機捕捉到相應(yīng)信息， 直接反映雙向通信效果好。

　?。?4） 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠， 數(shù)據(jù)傳輸丟失率很小， 低于0. 01%。