基于AT89C51的射頻通信基站設(shè)計

　　現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸是一個重要的研究內(nèi)容。目前有線通信技術(shù)始終是市場的主流，這也是在空間區(qū)域不能自由布線的最大瓶頸，而無線通信技術(shù)是該問題一個很好的通信方案。以成品的無線通信芯片作為通信媒介更能解決基礎(chǔ)硬件搭建調(diào)試及后期維護(hù)的難度。本文采用同類產(chǎn)品中性價比較高的芯片NRF24L01，配合簡單外圍電路和降低芯片，實現(xiàn)對其控制，很好地解決了這一問題。

　　本文的控制部件選用AT89C51型單片機(jī)。由于這種芯片只有SPI 通信接口，而目前常用的單片機(jī)都沒有這種接口，因此需要對該芯片的通信時序進(jìn)行模擬，所以在控制器里編程時要嚴(yán)格按照芯片工作時序進(jìn)行。

　　1 系統(tǒng)硬件組成

　　NRF24L01芯片是具有2.4GHz內(nèi)嵌基帶通信協(xié)議引擎功能的收發(fā)芯片。通過SPI接口對芯片內(nèi)部寄存器映射操作，可以使其在空中的傳輸速度最大達(dá)到2 Mb/ s。

　　該芯片主要特點包括GFSK調(diào)制技術(shù)：126RF頻道滿足多點通信需要1~ 2 Mb/ s空中數(shù)據(jù)傳輸速率內(nèi)置硬件CRC檢錯和點對點通信地址控制：發(fā)送方電源可以通過編程輸出0 dBm，-6dBm，-12dBm，-18dBm：芯片可以通過軟件設(shè)置地址，確保通過地址認(rèn)證雙方才能通信： 接收方采用集成通道過濾器，可編程的增益設(shè)置：主機(jī)接口采用4根SPI硬件接口線，最大8Mb/ s傳輸速率，3個32字節(jié)的TX與RX的FIFO寄存器，5V容抗輸入。

　　該芯片引腳功能如圖1所示，引腳1為CE數(shù)字信號輸入，引腳2為CSN數(shù)字信號輸入，引腳3為SCK數(shù)字信號輸入，引腳4為MOSI數(shù)字信號輸入，引腳5為MISO數(shù)字信號輸出，引腳6 為IRQ數(shù)字信號輸，引腳7，15， 18為VDD電源，引腳8，14，17為VSS電源，引腳9為XC2模擬輸出，引腳10為XC1模擬輸入，引腳11為VDD_PA電源輸出，引腳12為ANT1射頻，引腳13為ANT2射頻，引腳16為IREF模擬輸入，引腳19為DVDD電源，引腳20為VSS 電源。

　　在硬件搭建時特別要注意在SPI接口與51單片機(jī)的P0引腳相接時需要接10kΩ的上拉電阻，其余的接口不需要。VCC引腳接入電壓范圍為1. 9~ 3. 6 V，不能在這個區(qū)間之外，超過3.6V將會燒毀模塊，推薦電壓3.3V。因為這樣可以直接和NRF24L01模塊的I/ O口線連接。如果是其他系列的單片機(jī)，其電源是5V，單片機(jī)I/O口輸出電流如果超過10 mA時需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊。例如AVR系列單片機(jī)電源是5V，需串接2 kΩ的電阻。

　　圖1 NRF2401 芯片引腳功能圖。

　　1.2 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。

　　1.3電源電路

　　電源電路如圖3 所示， B1是9V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(hù)電路，最終目的把9V電源轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定5V輸出，為后續(xù)設(shè)備供電。

　　1.4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(jī)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(jìn)行處理。

　　圖3電源電路圖。

　　圖4系統(tǒng)通信電路圖。