無線收發(fā)數(shù)傳MODEM模塊PTR2000的原理與應(yīng)用

1 概述

無限收發(fā)一體數(shù)傳MODEM模塊PTR2000芯片性能優(yōu)異，在業(yè)界居領(lǐng)先水平，它的顯著特點是所需外圍元件少，因而設(shè)計非常方便。該模板塊在內(nèi)部需成了高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制/解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。

以往設(shè)計無線數(shù)傳產(chǎn)品常常需要相當?shù)臒o線電專業(yè)知識和昂貴的專業(yè)設(shè)備，而且傳統(tǒng)的電路方案不是電路太復(fù)雜就是調(diào)試困難而令人望而卻步，以至影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。PTR2000的出現(xiàn)，使有們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計的困擾。該器件采用抗干擾能力較強的FSK調(diào)制/解調(diào)方式，其工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計生產(chǎn)，這些優(yōu)異特性使得PTR200非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計。另外，由于它采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。

2 PTR2000的主要特征

PTR2000的主要特征如下：

該器件將接收和發(fā)射合接為一體；

工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433MHZ；

采用FSK調(diào)制/解調(diào)，可直接進入數(shù)據(jù)輸入/輸出，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合；

采用DDS（直接數(shù)據(jù)合成）+PLL頻率合成技術(shù)，因而頻率穩(wěn)定性極好；

靈敏度高達—105bBm;

工作電壓低（2.7V），功耗小，接受待機狀態(tài)電流僅為8μA；

具有兩個頻道，可滿足需要多信道工作的場合；

工作數(shù)率最高達20kbit/s(也可在較抵速率下工作，如9600bps);

超小體積，約40×27×5mm3;

可直接與CPU串口進行連接（如8031），也可以用RS232與計算機接口，軟件編程非常方便；

標準的DIR引腳間距更適合于趼、嵌入式設(shè)備；

由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏的設(shè)計，因此使用時無需申請許可證，開闊地時的使用距離最遠可達1000米。

3 引腳排列及功能

PTR2000模板的引腳排列如圖1所示。各引腳的功能說明如下；

VCC（1腳）；下輸入端，電壓范圍為2.7~5.25V；

CS（2腳）：頻道選擇端。CS=0時，選擇工作頻道

1， 即433.92MHz；CS=1時選擇工作頻道2，即434.33 MHz

DO（3腳）：數(shù)據(jù)輸出端；

DI（4腳）：數(shù)據(jù)輸入端

GND（5腳）：電源地

PWR（6腳）：節(jié)能控制端。當PWR=1時，模塊處于正常工作狀態(tài)，PWR=0

時，模塊處于待機微功耗狀態(tài)；

TXTN（7腳）：發(fā)射/接收控制端。當TXTN=1時，模塊為發(fā)射狀態(tài)；當TXTN=0

時，模塊被設(shè)置為接受狀態(tài)。

PTR2000可與所有單片機（如80C31、2051、68HC08、PIC、Z8等）配合使

用，可直接接單片機的串口或I/O口，也可與計算機串口進行通訊，此時需要

在中間簡單地接在一個RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，如MAX232等。

4 軟件編程注意事項

在軟件編程過程中，對PTR2000的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要，表1給出了該模塊的工作模式控制及工作頻道的選擇方式。

表1 模塊工作模式控制及工作頻道選擇表

4.1 發(fā)送

PTR2000的通信速率最高為20Kbit/s,也可工作在其它速率如4800bps、9600bps下，無需設(shè)置PTR2000的工作速率。

在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，應(yīng)將模塊先置于發(fā)射模式，即TXEN=1。然后在等待至少5ms后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間）才可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài)，即TXEN=0。發(fā)射到接收的轉(zhuǎn)換時間為5ms。

4.2 接收

接收時應(yīng)將PTR2000置于接收狀態(tài)，即TXEN=0。然后將將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計算機。

4.3 待機模式

當PWR=0時，PTR2000進入節(jié)電待機模式，此時的功耗大約為8μA，但在待機模式下不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。

PTR2000 除了應(yīng)注意在發(fā)送、接收和待機模式下的編程外，還需注意在無信號時，PTR2000的串口輸出的是隨機數(shù)據(jù)，此時，可定義一個簡單的通信協(xié)議，如在發(fā)送時，在有效數(shù)據(jù)這前加兩用人才個（或多個）字節(jié)的固定標志，以便在接收一方的軟件中檢測該固定標志并將其作出了為下式數(shù)據(jù)的開始。

為了使系統(tǒng)能夠可靠地通信，在編程時應(yīng)設(shè)計通信協(xié)議，并應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的糾檢錯，檢錯可采用較驗方式或更好的CRC校驗方式。

5 硬件連接

圖2所示是PTR2000與計算機串口進行接口的典型應(yīng)用電路。連接時，PTR2000無線MODEM的DI端應(yīng)接單片串口的發(fā)送端，DO接單片機串口的接收端。

利用單片機的I/O可以控制模塊的發(fā)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。

如果直接將PTR2000與計算機串口連接，則可用RTS來控制PTR2000無線MODEM模塊的收/發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換（RTS需經(jīng)電平轉(zhuǎn)換）。

6 應(yīng)用

單片無線收、發(fā)一體無線數(shù)傳模塊PTR2000可廣泛用于遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁

系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象控制、機器人控制、無線/230/422/485數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)认到y(tǒng)。

圖3 是PTR2000的一種具體應(yīng)用框圖。圖中，MCU單片機可以是8031、2051、68HC08、PIC16C、Z8等，可將PTR2000直接到單片機的串口或I/0口上。圖4的接收和發(fā)射系統(tǒng)圖可完成數(shù)據(jù)采集的點對點傳輸。適用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、無線鍵盤、無線標簽、身份識別等系統(tǒng)中。

利用圖5所示電路可以構(gòu)成3點對多點的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，該系統(tǒng)可用于無線抄表、無線數(shù)傳等。