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06-18
摘要：介绍一种采用MICRF单片发送芯片和MICRF单片接收芯片的单片无线串行接口电路。
关键词：MCU串行接口射频收发器 1概述 MCU无线串行接口电路由MICRF单片发射芯片和MICRF单片接收芯片组成，工作在~MHz ISM频段；具有ASK调制解调能力，抗干扰能力强，适合工业控制应用。
采用PLL频率合成技术，频率稳定性好。
接收灵敏度高达-96 dBm，最大发射功率为-2.5 dBm，数据速率可达2 Kb。
/s;低工作电压：4.75~5.5V；功耗低，接收时电流为3mA，发射时电流为7.75mA，接收待机状态仅为0.5μA，发射待机状态仅为1.0μA；可用于微控制器之间的通信串行数据无线传输，也可用于微控制器数据采集、遥测和远程控制系统。
2 电路组成及工作原理 2.1 无线发射电路 无线发射电路如图1所示，以MICRF为核心。
MICRF是Micrel公司推出的单芯片UHF ASK发射机。
它采用 SOP(M)-8 封装。
该芯片包含：参考振荡器、鉴相器、分频器、带通滤波器和压控振荡器。
该电路由合成器、发射偏置控制、射频功率放大器、天线调谐控制和变容二极管组成，是真正的“数据输入-无线输出”单片无线发射器件。
UHF 合成器产生载波频率和正交信号输出。
输入相位信号（I）用于驱动射频功率放大器。
天线调谐正交信号 (Q) 用于比较天线信号相位。
天线调谐控制部分检测天线通道中发射信号的相位，并控制变容二极管的电容来调谐天线，实现天线的自动调谐。
功率放大器的输出由发射偏置控制单元控制。
ASK/OOK调制，提供低功耗模式，数据传输率为20 kb/s。
使用过程中应注意的问题是： (1) REFOSC（引脚4）为参考振荡器端。
将晶振接地，或采用交流耦合输入峰峰值为0.5V的时钟脉冲。
发送频率为参考振荡频率的32倍：参考振荡频率×32=发送频率。
如果使用外部时钟信号，则必须采用交流耦合，输入信号的峰峰值为~mV。
(2) MICRF采用差分输出来驱动天线负载。
功率放大器输出级包含一个变容二极管，可自动调谐到天线的电感，以确保在发射频率下发生谐振。
典型PCB线天线的电感与环路的大小、天线线的宽度、PCB铜线的厚度以及接地板的位置有关。
设计时，变容二极管的电容值一般选择6.5pF。
天线电感L的计算公式为L=1/(4π2f2C)。
(3)功放的输出功率与PC端(引脚1)上的电压有关。
正常工作时，该引脚电压设置在0.2~0.4V之间。
随着PC端电压升高，输出功率增大；然而，如果PC端电压超过0.4V，功率放大器将受到限流，输出功率不再增加。
降低PC端的电压可以降低功耗，同时也降低了射频输出功率。
(4) STBY 端子（引脚 5）为待机模式控制。
连接至 VDD 为发送模式，连接至 VSS 为待机模式。
(5) MICRF芯片对电源纹波比较敏感，需要正确的电源旁路。
一般在 VDD 和 VSS 之间并联 4.7μF、0.1μF、pF 三个电容。
2.2 无线接收电路 无线接收电路如图2所示。
该电路以MICRF为核心。
MICRF是Micrel公司推出的单芯片UHF ASK/OOK（开关键控）超外差无线电接收芯片。
MICRF采用SOP(M)-8封装，片内电路可分为三部分：UHF下变频器、OOK解调器和参考控制。
UHF下变频器包括射频放大器、混频器、中频放大器、带通滤波器、峰值检波器、合成器和AGC控制电路； OOK解调器包括低通滤波器和比较器；参考控制电路包括参考振荡控制器和控制逻辑电路。
只需要2个外部电容CAGC和CTH、1个晶振和电源去耦电容就可以构成一个UHF ASK接收器。
所有射频和中频调谐均在芯片内部自动完成，使其成为真正的“无线输入-数据输出”单片器件。
MICRF 是标准窄射频带宽超外差接收机。
窄带宽接收机对射频干扰信号不敏感RF中心频率由完全集成的PLL/VCO频率合成器控制，并与参考振荡器的外部晶体振荡器相关。
IF带通滤波器的带宽为kHz，基带解调器有一个带宽为1kHz的低通滤波器。
接收数字ASK信号，接收器数据传输速率为2Kb/s 使用时需要注意的是： (1) MICRF是窄带接收器，要求发射电路使用SAW或晶体。
(2)如果接收机处于高噪声环境，可在天线ANT端与VSS之间连接定值带通网络，以提供接收选择性和输入过载保护。
(3) 参考振荡器可连接外部晶振或通过 REFOSC 端子（引脚 8）输入时钟信号。
参考振荡器的频率fT是外部晶体振荡器频率的64.5倍。
对于超外差接收机，本地振荡频率fLO和发射频率fTX之间的差必须等于中频的中心频率。
因此，发射机频率fTX（即接收机接收频率）、参考振荡器频率fT和本振频率fLO之间的关系为：fT=fLO/64.5，fLO=fTX±(1.fTX/)。
(4) SHUT 端子（引脚 6）控制接收器使能。
当SHUT端电压VSHUT为高电平时，芯片进入低功耗待机模式，电流消耗仅为0.5μA；当VSHUT为低电平（下拉至地时）时，芯片使能并处于接收状态。
(5) CTH 端子（引脚 4）上解调信号的直流值用作比较器的参考阈值。
CAGC 端子（引脚 7）处的外部电容器 C2 可以增加输入动态范围。
(6) MICRF芯片对电源纹波比较敏感，需要正确的电源旁路。
一般在 VDD 和 VSS 之间并联 4.7μF、0.1μF、pF 三个电容。
2.3单片机串行接口电路 无线收发电路可直接与常用的单片机如68HC05、PIC16C5X等连接，实现单片机之间串行数据的无线传输。
连接电路如图3所示。
结论 实验表明，所设计的单片机串行接口无线收发电路结构简单，工作可靠，可以方便地组成点对点或点对点的无线收发电路。
-微控制器之间的多点无线串行数据传输。
走道。
使用过程中应注意的问题有： ① 发射模式下，通信速率最高为2 Kb/s；在发送数据之前，必须将电路置于发送模式（MICRF STBY = 1 的第 5 引脚）；接收模式转换 发送模式转换时间至少5ms；可以发送任意长度的数据；发送完成后，电路应置于接收模式（MICRF SHUT的引脚6 = 0）；发射模式到接收模式的转换时间至少为5 ms。
② 待机模式下（MICRF的STBY = 0，MICRF的SHUT = 1），电路不发送/接收数据。
设计串行通信程序时，应考虑：双方的通信协议、有效数据的识别标志、数据的错误检测、纠正和验证。
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