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基于无线传送的室内通信系统

作者:  发布:2009-12-8 浏览:3000

目前,智能家电远程访问系统主要都是通过PSTN实现各种报警功能及远程控制的,而对于家庭网络内部的各种控制和访问,主要通过双芯电缆直接对各种智能家电实现控制和访问。这种方式安装布线比较麻烦,特别是装修好的家庭就必须重新安装布线。为了克服安装布线的麻烦,选用无线传送方式实现家庭网络内部的各种控制和访问。


1 系统结构
    本系统首先通过电话线利用DTMF收发电路芯片MT8880实现远程访问,再利用主单片机AT89C51的串口把各种访问、控制信息,传送给无线数传MODEM芯片PTR2000,通过PTR2000实现数据的无线传送;而作为智能家电的接收端,首先通过外接PTR2000接收到主机发送的控制和访问信息,然后传送给从单片机AT89C51以实现各种功能的控制。系统原理电路,如图1所示。

2 电话远程访问的实现方法
    本系统远程访问利用DTMF收发芯片MT8880实现电话远程访问,MT8880是CMOS大规模集成电路,功耗低,并且将发送和接收电路集中在一块芯片内,容易与微机接口,使用方便。由于发送部分采用开关电容式D/A变换器,因此DTMF信号失真小,频率精度高,片内计数器对双音频模式的占空时间进行精确定时。并且能检测电话信号音。
    主单片机AT89C51的P1.0~P1.3分别接入MT8880的D0~D3;单片机AT89C51的P1.4~P1. 7分别接入MT8880的RSO、CS、R/W、02,单片机AT89C51的P3.2接MT8880的IRQ/CP,具体电路,如图2所示。

3 无线传送的实现方法
    本系统采用超小型、超低功率、高速率无线数传MODEM芯片PTR2000,实现数据的无线传送。PTR2000工作频率为国际通用的数传频段433 MHz,采用FSK调制,DDS+PLL频率合成技术,具有两个频道,工作速率最高可达20 kB/s,可直接与单片机串口相连,低工作电压(2.7 V),低功耗,同时采用低发射功率(+10 dBm)、高接收灵敏度(-105 dBm)设计,使用无需申请许可证。
    PTR2000简单可靠,只有7个外接引脚,其各引脚控制功能如下:
    Pin1:Vcc正电源,2.7~5.25 V;
    Pin2:CS频道选择,CS=0选择工作频道1(433.92 MHz),CS=1选择工作频道2(434.33 MHz);
    Pin3:DO数据输出;
    Pin4:DI数据输入;
    Pin5:GND电源地;
    Pin6:PWR节能控制,PWR=1为正常工作状态,PWR=0为待机微功耗状态;
    Pin7:TEXN工作模式选择,TEXN=1时模块为发射状态,TEXN=0时模块为接收状态。
    主单片机AT89C51与其外接PTR2000的接口电路,如图2所示。PTR2000的CS直接接地,利用工作频道1,即433.92 MHz。PTR2000的Pin6与单片机的P2.0相连,PTR2000的Pin7与单片机的P2.1相连。主单片机AT89C51的TXD、RXD分别接PTR2000的DI、DO端。从单片机与其外接PTR2000的接口电路与此相同。
    主单片机AT89C51根据控制要求发送数据到PTR2000,再由PTR2000将数据经过FSK调制后发送出去,而从机AT89C51的外接PTR2000接收到FSK调制信号后,首先解调输出控制信息给从机AT89C51,再由从机AT89C51控制智能家电的工作。
    由于单片机AT89C51具有多机通信功能,因此利用单片机AT89C51的串口实现多机通信。当一个AT89C51单片机的SM2位为1时,该单片机只接收地址帧,对数据帧不予理睬,而当SM2位为0则接收发来的所有信息。若主机欲与某目标从机通信,则主机置其外接PTR2000的Pin7=1,发送一帧该目标从机的地址信息给所有从机,然后主机置其外接PTR2000的Pin7=0,以便接收从机发送的应答信息。各从机接收到地址帧后响应串口中断,把自身地址与目标从机地址相比较。若两者相同,则该从机为目标从机,置该从机外接PTR2000的Pin7=1给主机发送应答信息,然后置该从机的SM2=0、外接PTR2000的Pin7=0以便接收后续控制信息和数据。若两者不同,则该从机不是目标从机,仍维持该从机的SM2=1,外接PTR2000的Pin7=0,对主机发送的控制信息和数据不予理睬。主机接收到从机发送的应答信息后,则开始发送控制信息和数据。

4 软件设计
    主机通信子程序流程图,如图3所示。

    从机通信子程序流程图,如图4所示。

5 系统测试
    由于PTR2000属于无线高频通信,一定要充分考虑系统的抗干扰问题,同时无线通信环境的不确定性,各种环境下的传输效果是不尽相同的,路径损耗、人体影响、建筑物影响、外界干扰、多径现象和周围环境的吸收等都会对传输的距离产生一定的影响。
    因此在设计PCB图时,用地线把时钟电路部分包围起来,让其周围电场趋近于零;同时每个集成电路均增加一个去耦电容,提高系统的抗干扰能力。在测试的过程中,发现数据传输正常,只是由于室内墙体的阻隔,加之各种家居的成在,使信号有所衰减,通信距离小于室外空旷地带,但能很好满足室内通信要求。
    通过对系统数据传输能力的测试,该系统发送和接收数据正确、可靠,各元件工作正常。实验证明该系统可以长时间稳定可靠地工作。


6 结束语
    设计的基于无线传送的室内通信系统功耗低、成本少,除了可以应用到智能家电远程控制系统中,还可以应用于防盗报警系统以及其他一些短距离无线通信领域。

 
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