在很多場合有線通信技術(shù)并不能滿足實(shí)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(jī)作為控制部件， 配合一定的外圍電路就能很好地進(jìn)行兩地空間區(qū)域信號(hào)對接， 實(shí)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(hù)方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)， 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(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(shí)序進(jìn)行模擬，所以在控制器里編程時(shí)要嚴(yán)格按照芯片工作時(shí)序進(jìn)行。

　　NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設(shè)計(jì)

　　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(jì)

　　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(hù)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(jì)

　　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(shí)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。

　　與PC 機(jī)通訊電路設(shè)計(jì)

　　如果單片機(jī)通信電路與單片機(jī)通信電路通信， 則兩個(gè)硬件電路和圖4 相同， 只是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需在每個(gè)通信端設(shè)定不同的通信地址， 以辨認(rèn)每個(gè)通信端口。若是單片機(jī)通信電路與PC 機(jī)或者具有COM 口的設(shè)備電路通信， 則需要一個(gè)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(jī)左側(cè)是一塊MAX232芯片， 其作用是將PC 機(jī)中的232 電平與單片機(jī)的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭， 在使用時(shí)可接在計(jì)算機(jī)COM 口上與計(jì)算機(jī)通信。單片機(jī)右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機(jī)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(yán)格按SPI 端口的通信邏輯時(shí)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(jì)單片機(jī)控制算法， 在PC 機(jī)中編好上位機(jī)軟件， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)能迅速執(zhí)行預(yù)定結(jié)果， 反應(yīng)時(shí)間小于1 ms。

　　（ 3） 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)遇到障礙時(shí)， 能返回準(zhǔn)確命令， 使上位機(jī)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%。