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单片机芯片解密 深圳pcb抄板 芯片在无线遥控体系中的利用

时辰 : 2021-04-06 17:56 阅读量 : 16

芯片在无线遥控体系中的利用

芯片在无线遥控体系中的利用

nrf4单片射频集成电路是nordic公司研制的单片uhf单片射频集成电路,外部集成了机能优良的镜像频次按捺电路,任务在433mhzism(industrial,scientificandmedical)频段。它接纳fsk调制解调手艺,抗搅扰能力强,并接纳pll频次分解手艺,频次不变性好,发射功率最大可达dbm,领受活络度最大为-1dbm,数据传输速度可达20kbps,上作电压在+3--5v之间。nrf4单片射频集成电路所需核心元件较少,并可自持续接单片机串口。因其本钱低,分歧性好等特色,本设想接纳nrf4单片射频集成电路来设想无线数据传输模块。

体系的硬件设想环绕阐扬处置器功效遏制,首要是核心通讯节制电路设想题目。

在领受情势中,nrf4单片射频集成电路被设置装备摆设成传统的外差式领受机,所领受的射频调制的数字旌旗灯号被低噪声缩小器缩小,经混频器变更成中频,缩小、滤波落后人解调器,解调后变更成数字旌旗灯号输出(dout端)。在发射情势中,数字旌旗灯号经din端输人,经锁相环和压控振荡器处置落后人到发射功率缩小器射频输出。南于接纳了晶体振荡和pll分解技木,频次不变性极好,接纳fsk调制息争调,抗搅扰能力强。本文在设想的大条件下,简化体系设想,在领受端,将数据收罗的局部简化为键盘的输人数据,并对数据遏制简化编码,经由进程单片机的节制将数据发送到nrf4,再经由进程pcb天线将数据发送进来,而领受端将数据领受今后单片机将数据传递到isd1420芯片上,收回声响,此局部是简化本来的电脑领受数据阐发的局部。如需对体系扩大,只需在原电路的根本上插手响应的核心电路便可实现更高等的功效。作为数字节制通讯体系,全部无线数据收罗体系的设想分为硬件设想和软件设想两个方面。

1体系整体任务道理及硬件模块化设想

数据收罗编码模块;

isd语音芯片发音模块。

2数据收罗编码模块局部的硬件设想

数据收罗编码模块在单片机的节制下首要实现对键盘输出的现场旌旗灯号遏制领受编码,而后经由进程串口发送到nrf4芯片上发射。

本测控体系对数据收罗模块节制和与nrf4收发芯片的接口选用单片机at89c51实现。atmel公司的at89c51单片机,是一种低功耗、高机能的、片内含有4kbflashrom的8位cmos单片机,其输出指令与mcs-51兼容,任务电压规模为7-6v,8位数据总线。

2串行口利用

体系中,at89c51串行口任务于体例3,即一帧11位的异步通讯格局:1位肇端位,8位数据位“低位在前”,1位可编程数据位,1位遏制位。发送前,由软件设置9位数据(tb作奇偶校验位,将要发送的数据写入sbuf,启动发送进程。串行口能主动把tb8掏出,装入到9位数据的地位,再一一发送进来。领受时,置scon中的ren为1,许可领受。当检测到rxd(p0)端有“1”到“0”的跳变(肇端位)时,起头领受9位数据,送人移位寄放器((9位)。当知足ri=0且sm2=0或领受到的9位数据为1时,前8位数据送入sbuf,9位数据送入scon中的rb8}置ri为1;不然,此次领受有用,不置位ri。串口体例3的波特率由按时器t1的溢出率与smod值同时决议:体例3波特率=t1溢出率//n,当smod=o时,n=32;smod=1时,n=16。t1溢出率取决于t1的计数速度(计数速度二fosc/1和预置的初值。

按时器t1用作波特率发生器,任务于情势2(主动重装初值),设th1和tl1按时计数初值为x,则每过“28-x”个机械周期,t1就会发生一次溢出。

3无线通讯模块的硬件设想

体系的无线通讯模块是用单片机节制无线收发芯片nrf4遏制无线数据传输,nrf4是一个为433mhz的ism频段设想的真正单片uhf无线收发芯片,它接纳了fsk调制解调手艺。nrf4最高任务速度能到达20k,发射功率能够调剂,最大发射功率是dbm。其机能明显,特色是所必要的核心器件少并且设想比拟便利,在该芯片内集成了高频发射、高频领受、pll分解、fsk调制/解调、参量缩小、功率缩小、频道切换等功效。本体系的无线通讯模块在单片机的节制下分为发送和领受两局部,此中发送局部是由单片机在采得数据今后经由进程单片机串行口送到模块由模块发送,而领受局部是由模块领受到数据今后,由单片机节制经由进程通用串行总线发送给计较机。

4天线的设想

天线接口设想为差分天线,以便于利用低本钱的pcb天线,nrf4还具备待机情势,如许能够更好的省电和高效。nrf4的任务电压规模能够在7-5v。

天线对无线传输装备的机能有着很大的影响,体系中,anti和ant2是nrf4领受时的输出,和发送时功率输出器的输出。毗连到nrf4的天线因此差分的体例毗连的,在天线真个负载阻抗是400Ω。

图1为利用差分天线体例的设想图。功率缩小器的输出是两个开路输出三极管,设置装备摆设成差分派对体例,功率缩小器的vdd必须经由进程集电极负载。由于接纳差分环型天线,vdd必须经由进程环型开线的中间输人。调剂图中rf偏压电阻r3能够调理输出发射功率,其最大可达dbm。

5发射和领受频次的题目

为了取得最好的rf机能,发射和领受频次都不能跨越70*-6(30khz),这就请求晶体的不变度不低于±35*-6,频次的差别将会致使领受机活络度发生12db/频程的丧失。比方一个20*-6的频次精度和在温度规模内±25*-6不变度的晶体,最大的频次偏差将会跨越±45*-6。若是发射机和领受机任务在差别的温度环境,在最差的环境下双方的偏差将会跨越90*-6,其成果将会致使领受机活络度降落快要5db。

6nrf4核心电路设想

本体系的无线通讯模块在单片机的节制下分为与发送和领受两局部,此中发送局部是由单片机在采得数据今后经由进程单片机串行口送到模块由模块发送,而领受局部是由模块领受到数据今后,由单片机节制经由进程通用串行总线发送给计较机。这两局部的毗连表示图如图2所示。图2无线通讯模块发送局部表示图无线领受模块局部nrf4和at89c51的连线与发射端是不异的。

7isd语音芯片发音模块

isd1420系列内置了几多操纵情势,可用起码的核心器件实现最多的功效。操纵情势也由地点端节制;当a7和a6都为1时,别的地点端置高就挑选某个(或某几个)情势。由于操纵情势和间接寻址相互排挤。操纵情势可由微节制器,也可由硬件实现。利用操纵情势有两点注重:一切操纵最初都是从0地点,即存储空间的肇端端起头。后续操纵按照所选用的情势可从别的的地点起头。另外,a4情势中,当电路由录转为放时地点计数器复位为0,而由放转为录则不复位。当节制旌旗灯号(/play/playe或/rec)变低,同时a6和a7为高时,履行操纵情势。这类操纵情势一向有用,除非节制旌旗灯号再次由高变低,芯片重新锁存以后的地点/情势端电平,而后履行响应操纵见表1。

a0(信息检索)一疾速跳过信息而不用晓得其切当的地点。节制端每输出一个低脉冲,外部地点计数器就跳到下一条信息。此情势仅用于放音,凡是与a4同时利用a1(eom删除),使分段信息变为一条信息,仅在信息最初留一个eom标记。此情势实现后,录入的一切信息就作为一条持续的信息。a3(信息轮回)一轮回重放位于存储空间肇端处的那条信息。一条信息能够完整占满存储空间,那末轮回就重新至尾遏制。给/playe发低脉冲后轮回起头,给/playl发低脉冲后轮回竣事。a4(持续寻址)一一般操纵中,重放碰到wom标记时,地点计数器会复位。a4情势制止地点计数器复位,使得信息可持续录入或重放。当芯片既非灌音又非放音时,将a4长久拉低能够使地点计数器复位为0。aa5末用。

放音时,按照需播放的语音内容,找到响应的语音段肇端地点,并经由进程口线送出。再将p/r端设为高电平,pd端设为低电平,并让/ce端发生一负脉冲启动放音,这时候辰单片机只需期待isd1420的信息竣事旌旗灯号,即/eom的发生。旌旗灯号为一负脉冲,在负脉冲的回升沿,该段语音才播放竣事,以是单片机必必要检测到/eom的回升沿能力播放二段,不然播放的语音就不持续,并且会发生啪啪声,这一点在体例软件时必然要注重。下面给出了登科5段语音信息的灌音法式和对这5段语音遏制组合播放的源法式(都可间接拷贝利用)。播放时,可按照现实环境组合回放。现实必要时,可对该法式遏制扩大。

2体系的软件设想

本体系的软件设想分为两大局部,即无线发射局部节制软件设想和无线领受局部节制软件设想。

1无线发射局部节制软件设想。

体系无线发射局部节制软件设想包含数据收罗、数据编码、单片机串行传输、软件监控4个软件设想局部。此中数据收罗的软件设想是节制转换现场旌旗灯号为数字旌旗灯号并遏制数据的开端处置。数据编码软件设想是为了下降数据传输误码率,接纳crc轮回编码设想。单片机串行传输软件设想是实现单片机串口对nrf4芯片传输数据。

2数据收罗的软件设想

数据收罗的软件设想实现的功效首要是键盘数据收罗到单片机的数据遏制开端处置。囚为除键盘输出,不其余输出外设,以是能够接纳扫描的体例遏制键盘旌旗灯号输出,接线体例挑选线反转法。领受方的终究成果是在领受端领受到数据后收回响应的声响,近似与按1键就发音:“以后按键1”,由于发音芯片是按照发音段将发音“1”,“2”,,“以后按键”别离贮存到isd1420芯片傍边去的,以是要把响应的发音数据段段号与发射按键编码对应起来,在不斟酌无线信道与编码的相婚配的条件下,将发音的数据段段号间接赋值成为按键的编码大大加重了发送端与领受真个软件设想难度。

单片机串行传输的软件设想由于在nrf4不领受发射数据的时辰,从这块芯片下面发射的是一些随机的数据,以是在发射的进程中在软件设想中插手了肇端帧,目标是来奉告领受芯片甚么时辰领受到的是真实的按键数据。颠末查问材料可知,数据帧中呈现ffh,aah,55h的概率较低,故数据帧插手巨细为3帧的肇端帧,别离是ffh,aah,55h。终究发射法式(略)。

3无线领受局部节制软件设想

无线领受局部节制软件设想包含单片机串行领受软件设想、单片机与计较机通讯软件设想、计较机利用软件设想3局部。

1单片机串行领受的软件设想

单片机串行领受软件设想是节制单片机串口领受无线领受模块收到的数据,而后将该数据传输到单片机外部处置。这局部软件设想起头时先将ri清零,设置装备摆设nrf4芯片为领受状况,而后再期待数据的领受,在领受时先领受数据块长度字节,而后再一帧帧地领受,数据领受后遏制数据校验,若是数据校验毛病,就遏制毛病处置,不然法式前往。

2单片机与计较机串口通讯软件设想

这局部法式实现单片机与计较机数据的通讯,单片机设置波特率为9600bit,8位数据位,1位肇端位。接纳间断体例传递和领受数据。t1设置为任务体例2,串行口设置为任务体例3。法式起头时要先掩护现场以避免间断法式影响体系正在利用的寄放器值,而后设置串口通讯的波特率和数据存储指针,这时候辰就期待间断筹办传递数据到计较机,数据发送也是先发送数据块长度,而后再发送数据,当全部数据发送终了则间断前往,持续履行体系的别的法式。

3终究领受数据发声法式

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为处理单一芯片集成度低和功效不够完美的题目,把多个高集成度、高机能、高靠得住性的芯片,在高密度多层互联基板上用smd手艺构成多种多样的电子模块体系,从而呈现mcm(multichipmodel)多芯片模块体系。电子元器件:分为半导体器件和电子元件,它们是电子产业成长的根本,它们是构成电子装备的根基单位,属于电子产业的中间产物。ic(集成电路)是电子元器件中的一种半导体器件。

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