基于NFC的無(wú)線通信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　在很多場(chǎng)合有線通信技術(shù)并不能滿足實(shí)際需要， 比如在野外惡劣環(huán)境中作業(yè)。使用無(wú)線射頻通信芯片構(gòu)建的通信模塊， 用單片機(jī)作為控制部件， 配合一定的外圍電路就能很好地進(jìn)行兩地空間區(qū)域信號(hào)對(duì)接， 實(shí)現(xiàn)自由數(shù)據(jù)通信， 解決了無(wú)線通信的技術(shù)難題。并且其具有硬件構(gòu)造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)， 能在電子通信業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

　　本文的控制部件選用AT 89C51 型單片機(jī)。由于這種芯片只有SPI 通信接口， 而目前常用的單片機(jī)都沒有這種接口， 因此需要對(duì)該芯片的通信時(shí)序進(jìn)行模擬，所以在控制器里編程時(shí)要嚴(yán)格按照芯片工作時(shí)序進(jìn)行。

　　NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設(shè)計(jì)

　　NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01 配合網(wǎng)絡(luò)晶振、解耦電容、偏極電阻一起工作構(gòu)造穩(wěn)定射頻通信模塊。該芯片是貼片結(jié)構(gòu)， 模塊占用空間少， 如圖2 所示。

　　圖2由NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路圖。

　　電源電路設(shè)計(jì)

　　電源電路如圖3 所示， B1 是9 V 蓄電池或者鋰電池， 能夠反復(fù)充電。C1 ， C2 ， C3 ， C4 都是濾波電容， 起到一次與二次濾波作用。D1 ， D2 是穩(wěn)壓二極管， 使輸出端的電壓穩(wěn)定在理想的水平電壓。芯片7805 是三端穩(wěn)壓集成電路芯片， 具有正電壓輸出。其電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管等保護(hù)電路， 最終目的把9 V 電源轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定5 V 輸出， 為后續(xù)設(shè)備供電。

　　系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)通信電路如圖4 所示。本電路中應(yīng)用單片機(jī)AT89C51作為控制芯片， 對(duì)NRF24L01 主通信模塊的接口時(shí)序模擬和對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收進(jìn)行處理。

　　圖3電源電路圖。

　　圖4系統(tǒng)通信電路圖。

　　與PC 機(jī)通訊電路設(shè)計(jì)

　　如果單片機(jī)通信電路與單片機(jī)通信電路通信， 則兩個(gè)硬件電路和圖4 相同， 只是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需在每個(gè)通信端設(shè)定不同的通信地址， 以辨認(rèn)每個(gè)通信端口。若是單片機(jī)通信電路與PC 機(jī)或者具有COM 口的設(shè)備電路通信， 則需要一個(gè)轉(zhuǎn)接電路， 其硬件電路如圖5 所示。

　　圖5 SPI 接口與MAX232 通信硬件電路圖。

　　在圖5 所示的電路中， 單片機(jī)左側(cè)是一塊MAX232芯片， 其作用是將PC 機(jī)中的232 電平與單片機(jī)的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭， 在使用時(shí)可接在計(jì)算機(jī)COM 口上與計(jì)算機(jī)通信。單片機(jī)右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機(jī)同樣沒有SPI 接口， 所以需要用普通接口軟件模擬SPI 接口， 其編程要嚴(yán)格按SPI 端口的通信邏輯時(shí)序。

　　結(jié)語(yǔ)

　?。?1） 提出基于射頻的無(wú)線通信技術(shù)方案， 并且按照該方案搭建硬件電路。

　?。?2） 設(shè)計(jì)單片機(jī)控制算法， 在PC 機(jī)中編好上位機(jī)軟件， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)能迅速執(zhí)行預(yù)定結(jié)果， 反應(yīng)時(shí)間小于1 ms。

　?。?3） 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)遇到障礙時(shí)， 能返回準(zhǔn)確命令， 使上位機(jī)捕捉到相應(yīng)信息， 直接反映雙向通信效果好。

　?。?4） 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠， 數(shù)據(jù)傳輸丟失率很小， 低于0. 01%。