基于無線收發數傳模塊PTR2030的溫度測控系統設計

關鍵詞：無線數傳；MODEM；PTR2030

１　概述

由于目前無線收發模塊的種類較多，因此如何在設計中選擇所需要的模塊顯得非常關鍵，正確的選擇可以少走彎路，降低成本，更快的將產品推向市場。本文介紹的新型無線收發模塊ＰＴＲ２０３０就是一種超小型、超低功耗、高速率的無線數傳ＭＯＤＥＭ。它采用串口傳輸，應用及編程非常簡單，傳送的效率很高，而且所需的外圍元件少，產品開發成本低，功耗低，管腳少，封裝小，因而有利于減小ＰＣＢ板面積和降低成本。

ＰＴＲ２０３０由單ＩＣ組合而成，它采用ＦＳＫ調制，而且接收發射合一，因而抗干擾能力很強；由于采用標準的ＤＩＰ引腳間距，因此更適合嵌入式設備。另外，它采用低發射功率、高靈敏度設計，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傳的理想選擇。ＰＴＲ２０３０的主要特性如下：

●接收發射合一;

●工作頻率為國際通用的３１５ＭＨｚ數傳頻段;

●采用ＦＳＫ調制方式，抗干擾能力強，特別適合工業控制場合;

●采用頻率合成技術，頻率穩定性極好;

●靈敏度高達－１０５ｄＢｍ;

●最大發射功率為＋１０ｄＢｍ;

●工作電壓低（２．７Ｖ～３．３Ｖ），功耗小，待機狀態電流僅為８μＡ;

●工作速率最高可達２０ｋｂｉｔ／ｓ（也可在較低速率下工作?如９６００ｂｐｓ）;

●超小體積;

●可直接與單片機串口相連，編程非常方便;

●由于采用了低發射功率、高接收靈敏度設計，使用時無需申請許可證;

●標準的ＤＩＰ引腳間距更適合于嵌入式設備。

２　ＰＴＲ２０３０的引腳功能

ＰＴＲ２０３０模塊的引腳圖如圖１所示。各引腳的功能如下:

ＶＣＣ：正電源，范圍為２．７～３．３Ｖ；

ＣＳ：頻道選擇端，必須設為高（即ＣＳ＝１），即選擇工作頻道為３１５ＭＨｚ；

ＤＯ：數據輸出端；

ＤＩ：數據輸入端；

ＧＮＤ：電源地；

ＰＷＲ：節能控制端，ＰＷＲ為１時，為正常工作狀態；ＰＷＲ為０時，為待機微功耗狀態；

ＴＸＥＮ：發射接收控制端，ＴＸＥＮ為１時，模塊為發射狀態；ＴＸＥＮ為０時，模塊為接收狀態。

３　ＰＴＲ２０３０的軟件編程

在軟件編程過程中，對ＰＴＲ２０３０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

ＰＴＲ２０３０的通信速率最高為２０ｋｂｉｔ／ｓ，也可工作在其它速率?如４８００ｂｐｓ、９６００ｂｐｓ?下。實際上，使用時無需設置ＰＴＲ２０３０的工作速率。

在發送數據之前，一般應將模塊置于發射模式，即置ＴＸＥＮ為１，然后在等待至少５ｍｓ后（接收到發射的轉換時間需要）才可以發送任意長度的數據。發送結束后，應將模塊置于接收狀態?即置ＴＸＥＮ為０。發射到接收的轉換時間為５ｍｓ。

接收時，應將ＰＴＲ２０３０置于接收狀態?即置ＴＸ-ＥＮ為０，接收到的數據可直接送到單片機串口或經電平轉換后再送到計算機。

當ＰＷＲ為０時?ＰＴＲ２０３０將進入節電待機模式，此時的待機功耗電流大約為８μＡ。待機模式下，一般不能接收和發射數據。

４ ＰＴＲ２０３０在溫度測控系統中的應用

用ＰＴＲ２０３０可實現數據采集的點對點傳輸，也可構成點對多點的雙向數據傳輸通道。圖２所示是ＰＴＲ２０３０用于溫度測控系統中的電路圖。

在該系統中，ＰＴＲ２０３０可將溫度傳感器采集到的溫度數據傳送給計算機，同時將計算機發出的控制信號傳送給單片機，從而實現單片機與計算機之間的無線數據通訊。ＰＴＲ２０３０可直接接單片機的串口或Ｉ／Ｏ口。連接時，ＰＴＲ２０３０無線ＭＯＤＥＭ的ＤＩ端應接單片機串口的發送端?ＤＯ端應接單片機串口的接收端。利用單片機的Ｉ／Ｏ可以控制模塊的發射、頻道轉換和低功耗模式。ＰＴＲ２０３０與計算機相連時，必須經過電平轉換來將ＴＴＬ電平轉換為ＲＳ２３２電平。電平轉換可選用一片ＭＡＸ２３２來完成。

圖2

基于無線收發模塊的特點? 在對系統進行軟件設計時，應該特別注意通信協議的制定及糾檢錯的處理。無信號時，ＰＴＲ２０３０的串口輸出為隨機數據，所以協議的第一件事就是要能夠識別噪聲和有效數據。通過測試和試驗發現，０ｘＦＦ后跟０ｘ００在噪聲中不容易發生，因此，單片機發送數據可以任意內容的字節開始（因為第一個字節的數據在發送時易丟失），然后是０ｘＦＦ后跟一個０ｘ００，接收協議規定只接收以０ｘＦＦ開始。并在其后跟一個０ｘ００的數據包。

另外應注意數據的糾檢錯。本系統檢錯采用校驗和方式?糾錯采用連續傳送三次的方法。同一數據連續發送三次，然后在接收端比較三個數據中的每一位，若至少有兩個數據的該位相同，則該位為正確。總之，一個完整的無線傳輸協議為：

[開始１][開始１][開始２][數據１][數據２][數據３][校驗和]。

其中開始１是０ｘＦＦ，開始２是０ｘ００，如果校驗和正確，則說明數據傳輸完整。然后再比較數據１、數據２、數據３，取其兩個相同者給出應答信號，如果數據本身傳輸不完整、則不應答，系統會重新發送數據。

由ＰＴＲ２０３０構成的系統可完成點對點的數據采集傳輸及點對多點的雙向數據傳輸，因此ＰＴＲ２０３０可廣泛用于遙控、遙測、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸ＲＦ智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、信息家電、無線２３２、４２２／４８５數據通信等系統。