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1 引言 在遙測、遙控等領域中，往往使用微機與單片機組成多機通信系統來完成測控任務。其中，常用的方法是使用微機的RS-232C串行接口進行串行數據通信。由于受環境的影響以及RS-232C串行接口電氣性能的限制，加上連接線長、接線麻煩等缺點，其通信的空間范圍總是受到限制，并使人們感到不便。因此，人們想到了無線傳輸。常用的無線傳輸方式有無線短波傳輸和紅外線傳輸，但這兩種方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界電磁場的干擾，線外線傳輸方式不能隔墻傳輸等等，本文將介紹采用最新的無線長波收發模塊T630/T631，以及最新三態編解碼芯片MC145026/MC145027來設計無線數據通信裝置的方法。該裝置具有抗干擾性能好、穿透性強、傳輸距離遠等特點。由于串行接口傳輸速度慢，信號處理電路復雜，外接模塊困難。因此，本裝置選用并行接口通信，從而使得電路簡單易做、可靠性高。 2 系統組成 如圖1所示，本裝置主要由數據編解碼和發射接收兩大模塊組成。其中，數據編解碼模塊用來完成數據信息的輸入輸出、地址編碼、地址識別以及數據并/串轉換等任務；發射接收模塊是用來完成串行數據的調制發射及接收解調等任務。 2.1 編解碼模塊 編解碼模塊由三態編解芯片MC145026和MC145027組成，此組芯片是摩托羅拉公司生產的用于通信配對使用的最新芯片。編碼芯片MC145026可對9位輸入信息（地址位A1～A5，數據位D6～D9）進行編碼，編碼后每個數據位用兩個脈沖表示：“1”編碼為兩個寬脈沖；“0”編碼為兩個窄脈沖；“開路”編碼為一寬脈沖和一窄脈沖交叉。當TE端輸入脈沖上升沿時，編碼后的數據流開始由D0串行輸出。對于每9位數據信息，可以看作是一個數據字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對每個數據字發送兩次，接收兩次。 MC145027解碼器用于接收MC145026輸出的編碼數據流。當解碼器地址與編碼器地址狀態相并連續收到兩組相同編碼信號時，VT端由低電平跳變為高電平以指示接收有效，同時中斷計算機進行接收。而當接收到的數據流地址位與本機地址設置不同，或是兩次接收的數據不同，或是在四個數據周期內無信號時，VT端變為低電平，此時可認為無信號或認為信號不是發送給本機的。由于對接收到的信息進行地址識別是由MC145027芯片來完成的，因此，對不是發送給本機的信息通常不傳送到并行接口，所以對本機的工作也就不會造成影響。 2.2 發射接收模塊 發射接收模塊由長波數字信號收發芯片T630及T631組成。此組芯片可用于發射、接收串行數據信號。長小組能夠穿透建筑物、機箱、金屬設備等阻隔。其發射功率在mW級，150kHz頻段，所以不會對其它電路產生干擾。同時，也很難被其它電路干擾。它的供電電壓范圍為1.5～20V，可由并行接口+5V引腳供電。芯片內部集成了包括天線在內的各種部件，其外部電路及應用接口也十分簡單。 3 通信原理 3.1 對并行接口的利用 微型機CENTRONIC打印機的并行接口包括一個8位數據輸出寄存器、一個8位數據輸入寄存器、一個5位控制輸出寄存器和一個5位狀態輸入寄存器。對該接口數據輸出寄存器進行寫操作可實現8位信息的輸出；而對接口控制寄存器的與操作則可改變輸出控制線的狀態；對接口狀態輸入寄存器的讀操作可得到外設的狀態信息。CENTRONIC并行接口與外設連接時使用8根數據線、4根控制線和5根狀態線。其數據線信號為DATA0～DATA7，控制線信號為“選通”（STROBE）、“初始化”（INIT）、“打印機輸入選擇”（SLCTIN）和“自動進紙”（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信號為低電平時，表示使用并行接口向打印機傳送數據信息；而當STROBE產生負脈沖信號進，表示選通打印機，這時打印機將接收數據線上的數據信號；INIT信號和AUTOFDXT信號在正常的數據傳輸過程中不被使用，其狀態總保持不變。狀態信號有：“忙”（BUSY）、“出錯”（ERROR）、“缺紙”（PE）、“選擇”（SLCT）和“應答”（ACK）等狀態。由此可知，CENTRONIC并行接口能完成一個8位的數據輸出，一個4位的控制信號輸出和一個5位狀態信號的輸入。這里，將該并行接口看作一般功能的I/O連接編碼器與解碼器。 3.2 通信方法 在使用編碼器和解碼器實現PC機與單片機的通信時，需要在PC機和單片機上分別配置編碼器和解碼器，以完成數據信號的發送和接收。由于MC145026/MC145027一次能完成4位二進制數據信息的發送或接收，而計算機經常使用以字節為單位的數據，這樣就需要將1個字節分為高半字節和低半字節分2次發送或接收。圖2為其通信原理圖。 圖中編碼器MC145026的地址即是接收機的地址，它可經并行接口由軟件來設置。因此，每個發送機可以有多臺（本裝置使用了4位地址位，因此可有2 4=16個）接收機與之呼應。解碼器MC145027的地址亦是本機的地址，它由硬件元件微型開關組DIP設置。解碼器MC145027的地址決定了本機的通信地址，對于每臺微型機，它是唯一的，因此只能接收含有本機地址的信息。 在微型機與編碼器的接口連線上，可用微型機配置的打印機并行接口數據線的高4位DATA4～DATA7直接與編碼器的D6～D9數據輸入線相連，并用INIT控制線與編碼器數據發送允許腳相連。由于編碼器地址位有5位，而并行接口數據輸出寄存器是8位，因此只能利用4位地址位，本裝置中的編碼器MC145026的A0腳接高電平就是這個道理（解碼器MC145027的A0腳亦應接高電平）。發送數據時，由微型機向并行接口數據輸出寄存器的低4位寫入半個字節的地址信息，然后向高4位寫入半個字節的數據信息，之后再寫控制輸出寄存器，以使得INIT信號為低電平，這樣就完成了4位數據的輸出。 在微型機與解碼器的接口連線上，應使用并行接口的狀態線ACK、ERROR、PE、SLCT分別與解碼器的數據線D6～D9相連，以便由微型機通過狀態線讀取解碼器輸出的數據，并使用狀態線BUSY與解碼器的數據輸出有效引腳VT相連，這樣微型機即可通過讀取的并行接口狀態寄存器中的狀態位BUSY是否為高電平，來檢查解碼器當前接收到的數據是否有效，并得到由解碼器接收的數據。 4 系統主要參數 本系統中制約波特率的模塊主要有編解碼芯片MC145026/MC145027和長波收發模塊T630/T631。長波收發模塊的載波頻率為150kHz，因而不是主要的制約因素。編解碼芯片MC145026/MC145027的最高數據傳輸速率為6400b/s。 編解碼芯片MC145026/MC145027在配合使用時要求兩者的時鐘基本一致，但這種要求并不十分嚴格。其外電阻電容與振蕩頻率關系如表1所列。 表1 外接電阻電容與振蕩器頻率的關系 5 結論 本裝置克服了多機無線通信時相互干擾的問題，因而通信可靠性較高，可應用于通信系統、報警系統、數據采集系統、LED大屏幕顯示系統、遙控系統等領域。在與微型機的接口方面，本裝置巧妙地利用了微型機打印機的并行接口，因此，非常簡單方便且容易實現。 |
