徐波

摘 要：

針對擁有多個終端節(jié)點的應(yīng)用場合，使用CC1100無線射頻模塊，提出了一種簡易、可靠的多路無線控制臺設(shè)計思路。系統(tǒng)以C8051F020單片機(jī)為核心，可無線遙控八路控制單元，用于一般家庭和室內(nèi)公共場所。

關(guān)鍵詞：

CC1100;無線;C8051F020;遙控

中圖分類號：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2014）24-0217-02

0 緒論

本研究的目的是將多點終端節(jié)點與控制臺的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行展開，通信交互采用無線射頻芯片CC1100來實現(xiàn)，以C8051F20單片機(jī)為收發(fā)控制核心，對開闊范圍內(nèi)的受控對象進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。射頻芯片載波頻率為433MHz，為公用頻段，控制距離為50米以內(nèi)?？紤]到應(yīng)用環(huán)境的多樣性和易維護(hù)性，故要求系統(tǒng)有功耗低、體積小和較低成本等特點，可以對家庭、辦公區(qū)域、倉庫等場所的電器的控制。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

無線射頻技術(shù)是利用一定載波的無線電信號、在自由空間傳播信息的技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，該領(lǐng)域?qū)⑿纬梢粋€巨大的新興產(chǎn)業(yè)。本設(shè)計基于CC1100的無線電遙控系統(tǒng)工作載波頻率為315mHz或433mHz，一般分發(fā)射和接收兩個部分，一個發(fā)射端對應(yīng)多個接收端，通過發(fā)送不同的信息編碼，可以完成對多個控制端的控制操作。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件電路的設(shè)計

遙控端由無線射頻單元、控制器、按鍵和顯示單元組成，控制器采用Silicon Labs 公司的C8051F020單片機(jī)，其內(nèi)部為增強(qiáng)的CIP-51內(nèi)核，是目前世界上速度最快的8位單片機(jī)，指令集與MCS-51完全兼容。

顯示采用數(shù)碼管來實現(xiàn)，可以用來設(shè)置參數(shù)顯示控制通道號。

無線通信模塊的設(shè)計采用Chipcon公司的無線射頻芯片CC1100。CC1100是以0.18μmCMOS工藝制成的一款低功耗、低成本、單片的UHF收發(fā)器，芯片工作在1.8～36V的低電壓，數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)到500 kb/s，在所有工作頻率波段上，有自動喚醒和自動前向糾錯功能。

無線射頻模塊的外圍電路較為簡單，與單片機(jī)接口為4線 SPI 兼容接口，CSn是芯片選擇管腳，工作時候需要保持低電平。CLK為芯片與單片機(jī)交互同步時鐘引腳，由單片機(jī)輸出。SO為數(shù)據(jù)輸出端口，SI為數(shù)據(jù)輸入端口。只需微控制器和簡易的濾波電路，便可組成收發(fā)單元。當(dāng)存在多個節(jié)點終端時，主從模式下可組成一個完整的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。本設(shè)計中，根據(jù)SPI規(guī)范，使用C8051F20的端口模擬SPI協(xié)議，對CC1100芯片進(jìn)行配置及數(shù)據(jù)的收發(fā)，接口如圖2所示。

圖2 MCU與CC1100接口電路示意圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件開發(fā)基于Keil IDE平臺，采用C語言編程，硬件調(diào)試借助EC5仿真工具對C8051F020進(jìn)行程序調(diào)試。

系統(tǒng)上電后，首先對 CC1100 進(jìn)行正確的參數(shù)配置，如未根據(jù)需求配置參數(shù)，模塊將工作在默認(rèn)狀態(tài)，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。根據(jù)CC1100芯片手冊，其內(nèi)部有40多個控制寄存器。但有14個寄存器需要設(shè)置，包括晶體振蕩器模式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、開啟傳輸模式等，其余寄存器可保留為默認(rèn)狀態(tài)。

配置完成后，主從模塊間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。一般情況下，CC1100支持的最大數(shù)據(jù)包為32字節(jié)，發(fā)送完成后，芯片后返回發(fā)送完成中斷信號，可通過查詢狀態(tài)寄存器進(jìn)行查詢。同樣，接收端如果接收到完整數(shù)據(jù)，校驗無誤后，會觸發(fā)接收中斷標(biāo)志。當(dāng)接收端控制器查詢到接收標(biāo)志后，可打開接收緩存讀取芯片內(nèi)數(shù)據(jù)，CC1100無線收發(fā)程序流程如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

4 結(jié)束語

本設(shè)計實際制作了家用多路無線遙控器，并對成品進(jìn)行了測試。對比本設(shè)計和當(dāng)今市場上已有的成品而言，主要優(yōu)點就是其經(jīng)濟(jì)適用性較強(qiáng)，但不足之處在于，產(chǎn)品外觀上不夠完美。下一步工作需要考慮產(chǎn)品封裝及成商品的可能。

參考文獻(xiàn)

[1]劉巖.當(dāng)前六種焦點近距無線技術(shù)綜述[J].無線應(yīng)用，2004，33（12）：32-36.

[2]李麗軍，王代華，祖靜.基于cc1100的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J].研究與開發(fā)，2007，（12）：42-44.

[3]胡大可.MSP43O系列Flash型超低功耗16位單片機(jī)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2001.

[4]時志云，蓋建平，王代華等.新型高速無線射頻器件nRF24L01及其應(yīng)用[J].國外電子元器件，2007，（8）：42-44.