超再生和超外差电路性能各有优缺点,超再生接收机价格低廉,经济实惠,但是缺点也很明显,那就是频率受温度漂移大,抗干扰能力差。超外差式接收机优点是频率稳定,抗干扰能力好,和单片机配合时性能比较稳定,缺点价格高于超再生接收机,而且近距离强信号时可能有阻塞现象。 无线数据传输接收芯片MICRF002的应用说明 美国Micrel半导体公司最新推出MICRF002是MICRF001和MICRF011的增强型系列产品,主要应用于无线遥控方面。它是单片无线OOK(ON-OFF Keyed)接收扫频芯片,高频信号接收功能全部集成于片内以达到用最少的外围器件和最低的成本获得最可靠的接收效果。所以说MICRF002是真正意义上的“天线高频AM信号输入,数字信号输出”的单片接收器件。同时,片内自动完成所有的RF及IF调谐,这样在开发和生产中就省略了手工调节的工艺过程,自然也降低了成本,增强了产品的竞争力。 MICRF002可以提供两种基本的工作模式,既固定模式(FIXED MODE)和 扫频模式(SWP MODE)。在FIXED工作模式下,MICRF002如同传统的超外差式接收机一样片内产生固定频率的本振信号,你需要做的仅仅是外接一只石英晶振或输入外部时钟信号。和传统的超外差式接收器类似,需要发射机的发射频率特别精确稳定,所以通常都需要石英晶振和声表面滤波SAW (Surface Acoustic Wave)。 在SWP工作模式下,MICRF002以高于基带数据传输的扫频频率对内部本振进行扫频相当于更有效的”扩宽”了RF接收的带宽,性能完全等同于传统超再生接收器。因此,可以用廉价的外围器件和免调谐LC发射机。在这种工作模式下,外部参考石英晶振也可以用低成本±0.5%误差的陶瓷振荡器代替。 相对于MICRF001/011 MICRF002增加了两项功能: (1) 关闭模式(Shutdown Mode)用于停止操作系统进入低功耗状态 (2) 唤醒功能,芯片接收到有RF信号输入后会向主控制器发出一“唤醒信号”叫醒CPU,通知其退出stand by状态。这些功能更有利于用户设计低功耗或超低功耗产品,如RKE & RFID。 AM输入信号的解调及滤波都集成在MICRF002片内,从而不需要设计外部滤波器。用户可以通过设制sel0和sel1的状态来选择四个带宽滤波器中的任何一个。FIXED模式或SWP模式带宽范围都按2^n模递变: a. FIXED模式: 从0.625KHz到5KHz. b. SWP模式: 从1.25KHz到10KHz. 用户可以设定滤波器以选择相应的数据传输率和代码解调格式。 特性: ·完全的单片UHF接收器件 ·频率范围300-440 MHz ·典型通讯距离超过200米 (用单极性天线) ·传输速率2.5kbps (SWP) 10kbps (FIXED) ·自动调谐,无需手动调节 ·无需外接滤波器和电感
·低功耗:240 μA(在315MHz,10:1占空比) ·Shutdown模式下功耗为正常操作的1% ·唤醒功能用于使能外部解码板和MCU ·RF天线辐射非常低
·标准的CMOS接 口控制及解码数据输出 ·最经济的外围器件设计方案 应用领域 ·遥控键盘 ·远距离 RFID ·遥控扇/灯
·遥控门 典型电路 385.5 MHz,1200 bps
OOK
标准的16-pin封装MICRF002提供了所有工作模式和滤波器带宽的选择。8-pin封装可以用于设计更低成本的产品。同时这种8-pin版本可以欲先设定在SWP模式,滤波器带宽设定在5000Hz,可控制SHUT脚,使MICRF002进入SHUT DOWN模式。 引脚排布(DIP 和SOIC)
额定参数 电源
电压(VDDRF,VDDBB)…..+7V
I/O端口电压…………..VSS-0.3 to VDD+0.3V 节点温度………………+150℃ 储藏温度范围…………-65℃
to +150℃ 焊接温度(焊接时间10秒)………+260℃
工作参数 电源电压(VDDRF,VDDBB)……….4.75V to 5.5V 工作环境温度范围(TA)…………….-40℃ to +85℃ 封装热敏电阻θjA(16 Pin DIP)………90℃/W
封装热敏电阻θjA(16 Pin SOIC)………120℃/W
防静电ESD灵敏度:符合1ESD级 测试要求(手工模式,HBM),依据MIL-STD-883C标准,采用方法:Method 3015要求防静电存储,防静电操作。 功能描述:
如图1-19所示:
MICRF002分为(1)UHF降频变换器(2)OOK解调器(3)参考时钟及控制和(4)唤醒功能四个功能块。用它组成一个完整的UHF接收器,只需要2个电容(CTH,CAGC)和1个时钟器件(通常为陶瓷震荡器),当然外部还需要1个电源滤波器电容。4个控制输入脚(SEL0,SEL1,SWEN,SHUT)用来选择芯片的工作模式和带宽芯片内部已有上拉电阻,不再需要外加上拉电阻。 SWEN:选择芯片工作模式。当SWEN输入地电平,芯片工作于固定(FIXED)模式;当SWEN输入高电平,芯片工作于扫频(SWP)模式。 在SWP模式下,芯片内部震荡器(LO)会在一定范围内扫动(扫动频率远大于数据波特率),这样能增加RF带宽。因此,当发射和接收中心频点不太对准时(例如发射为一低成本的LC震荡),建议使用SWP工作模式(注意:内部振荡器扫动不会影响IF带宽)。为减少内部振荡器扫动对接收的影响,在SWP模式下,数据波特率应小于2.5kbps。否则,建议使用FIXED模式。 当发射频率非常精确(例如用SAW),用户应尽可能采用FIXED模式。在FIXED模式下,内部震荡器(LO)固定,此时外部时钟应采用晶体震荡器。 SEL0,SEL1:选择解调滤波器带宽。用户应根据需要选择解调滤波器带宽。
限幅电平与
CTH电容 去除解调信号的直流成分,逻辑数据限幅完全取决于外部电容CTH和芯片内部电阻RSC(switched-cap“resistor”)。芯片内部电阻RSC为118KΩ,一旦选择好限幅电平时间常数,很容易就可计算出CTH的电容值。限幅电平时间常数根据解码器类型、数据格式和波特率不同而不同,但通常介于5-50ms。 在静止(无发送)期间,DO输出由噪音引起的无规律方波,这可能影响某些解码器的工作。解决这个问题的一般方法是在CTH加入一个小偏置,使噪音不能触发内部的比较器。通常此偏置20-30mv就够了,根据偏置的极性来确定是在CTH与电源或与地之间连接一个几兆的电阻。因为MICRF002带有自动增益控制(AGC),输入比较器的噪音总是一样的,压制噪音偏置不会随着接收噪音的变化而改变。
注意:加入压制噪音偏置会适当减少接收距离。 自动增益控制(AGC)与CAGC电容 自动增益控制(AGC)能增加输入动态范围。衰落与激励时间常数之比固定为10:1,但极力时间常数能通过选择CAGC的值来改变。 为了增大系统动态范围,在控制电平达到静止值时,应尽量减低AGC控制纹波(最好低于10mv)。推荐CAGC应大于等于0.47Uf。 参考振荡器与外部时钟 根据用户需要,可选择以下三种外部时钟:(1)陶瓷振荡器、(2)晶体振荡器或(3)外部时钟信号(如MCU输出时钟),幅度大约0.5Vpp。用户应根据发射频率和工作模式来确定时钟的值(详细情况如下)。 A.FIXED模式 内部本振频率flo与输入发射频率ftx之差应等于IF中心频率,下等式用于计算给定发射频率下的本振频率: flo=ftx±1.064(ftx/390) 选择两个值中的一个来计算参考时钟ft的值,公式如下: ft=flo/64.5 以下列出了一些常用发射频率的参考时
唤醒功能
MICRF002的唤醒功能能进一步减少无线接收系统的功率,当MICRF002在解调输出信号检测到一个恒定的数据头,WAKEB脚便会输出一逻辑电平,此输出电平去唤醒其他的外部电路,例如解码器,单片机等.注意:芯片在SHUT模式时,唤醒功能不可用。 SHUTDOWN功能。 当SHUT脚输入高电平时,芯片进入低功耗STANDBY模式,消耗电流小于1uA。此脚内部被上拉,正常工作时必须下拉到地。 2 基于单片机的无线数据传输系统的实现基于单片机的无线数据传输系统的实现基于单片机的无线数据传输系统的实现基于单片机的无线数据传输系统的实现 2.1 硬件电路设计 2.1.1概述 无线数据传输系统一般由无线数据传输的发射系统、无线数据传输接收系统、处理系统、执行机构构成。其发射系统由可编程的集成芯片及外围电路构成;接收系统由检波放大整形电路及无线数据传输接收芯片构成;处理系统由单片微处理机芯片及外围电路构成。主要芯片均系无线数据传输专用集成芯片。由无线数据传输发射系统输出的信号是经高频调制后的二进制高频编码脉冲串,它由起始码及信息码构成。这种发送方式具有下述优点: 无线数据传输脉冲宽度稳定且不会由于数据的内容而改变功率消耗;采用高频调制的无线数据传输信号抗干扰能力强,使无线数据传输信号易于分离和区别;已调脉冲列可用一个窄带接收器进行接收,可提高无线数据传输系统的抗干扰能力;在高频下间隔进行开关,可减小消耗功率。 本系统根据无线数据传输系统的发射模块和接收模块(QwikRadio射频发射模块和QwikRadio射频接收模块)的应用方式和AT89S51单片机的编码和解码的工作原理,设计了利用AT89S51单片机实现的无线数据传输系统的硬件线路示意图。该系统要实现的功能为:当电路发射部分有按键按下时,由单片机对该按键进行编码,然后发送到接收端。当接收模块接收到信号后,传送到单片机处进行解码,判断出是那一个按键被按下,然后点亮相应的发光二极管,完成无线数据传输的功能。 2.1.2发射部分 无线数据传输系统的发射部分由无线数据传输发射模块,主控芯片AT89S51和按键开关控制电路组成。发射系统主要功能是将按键电路的信息进行编码后得到编码脉冲信号,此信号调制无线电发射电路并发射出去。无线数据传输系统的发射部分电路如下图所示。电路中有4个按键开关,分别对应控制着接收部分的4个发光二极管。本电路可以使用USB接口供电,也可以直接接5伏的稳压电源。8位信息码通过编码器转换成18位串行码,该串行码通过无线数据传输发射模块发射出去此编码通过AT89S51单片机来完成。