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单片机的无线数据传输系统设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-02-19 14:22:15



对于射频芯片nRF905的寄存器操作是个很关键的问题。由于采用了SPI协议,在配置寄存器过程应用指令及Pl中模拟时钟上升沿时,很容易出现移错位及时钟上升沿无效的情况。SPI接口有4个信号线:MOSI,MISO,SCK,CSN,分别为输入线、输出线、时钟线、配置使能线。SPI的通信时序如图4所示。

8 系统的参数测量

  无线通信在自由空间中传播距离的计算方法:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,他是理想传播条件。电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。

      通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关:

  

  式中Lfs(单位:dB)为传输损耗,d(单位:km)为传输距离,频率f的单位以MHz计算。由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lfs]将分别增加6 dB。

  下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗:

  

  Los是传播损耗,单位为dB;d是距离,单位是km;f是工作频率,单位是MHz。

  本系统的无线收发模块nRF905选择工作在第一频道为433.2 MHz,发射功率为+10 dBm(10 mW),接收灵敏度为-105 dBm的系统在自由空间的传播距离:

  (1)由发射功率+10 dBm,接收灵敏度为-105 dBm:

  Los=115 dB

  (2)由Los,f计算得出:

  d=31 km

  这是理想状况下的传输距离,实际的应用中会低于该值,这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗,将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。

  假定大气、遮挡等造成的损耗为25 dB,可以计算得出通信距离为:

  d=1.7 km=1 700 m

  9 影响无线通信距离的主要因素

  图6是一个无线通信系统的信道模型,在工作频率固定的前提下,影响工作距离的主要因素包括发射功率、发射天线增益、传播损耗、接收天线增益、接收机灵敏度等,通过加大发射功率,提高天线增益,提高接收机灵敏度均起到提高通信距离的作用,在影响无线通信距离的以上几个因素中,作为设计者可以控制的因素有:接收灵敏度、RX一天线增益、发射输出功率。不能控制的因素是由无线电波的特点所决定的,主要有:传输损耗、路径损耗、多径损耗、周围环境的吸收。

在设计者可以控制的因素中,接收灵敏度、天线增益、发射功率都是可以作为提高通信距离的手段。

  无线传输系统具有体积小、抗干扰能力强、数据安全可靠、无需布线、维护方便等优点,将会在各领域中带来广泛的市场。本系统结构简单,但这并没有影响系统的性能和用途。他可应用到遥控、遥测、汽车电子、安全防火、生物信号采集、环境监测和电气自动化等领域。

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