采用PIC的FSK/ASK超外差收发机的设计
采用pic的fsk/ask超外差收发机的设计
概述：基于fsk／ask的超外差收发机在远程无线进入、汽车胎压检测、无线传感器等方面都有很广泛的应用。本文以picl6f819和maxl471、maxl479为基本部件，设计并实现fsk／ask超外差射频收发机的过程。 射频技术在各个领城都有着广泛的应用。各种基于射频妁设备都在向小体积、低功耗、抗干扰、高纠错的方向发展，使用分离元件构成的射频设备已不能满足需要。因此，使用fsk／ask调制的集成射频收发芯片便应运而生。本文以picl6f819单片机和maxl479、maxl471为核心器件，设计一款为无线遥控门锁使用的fsk／ask超外差射频收发机；介绍picl6f819芯片和maxl479、maxl471芯片的性能，详细讨论收发机的硬件和软件系统设计并予以实现。 1 元器件的选择
(1)控制器的选择
在本系统设计中，需要涉及到以下几个方面：处理器性能、所支持的开发工具、处理器的成本和功耗．综合以上几个方面考虑，微控制器选择microchip公司的一款高性价比的8位微控制器picl6f819。picl6fsl9采用20脚贴片封装，在线方式进行程序调试和烧写；可采用内部晶振，工作频率可选31 khz~8 mhz；工作电压从2~5.5v；正常工作时使用2v电压供电、使用内部晶振频率为32khz、电流为7μa；睡眠状态时使用2v电压供电、电流为0．7μa。
(2)收发器件的选择
随着无线技术的发展，无线收发芯片的集成度和性能都得到大幅度提高，芯片性能也各有特色。生产此类芯片的厂商主要有nordic、ti和maxim等。选择无线收发芯片时，应考虑以下几点因素：功耗、发射功率、接收灵敏度、传输速率和芯片成本等。maxim公司的maxl479和maxl471分别是超外差射频发射机和接收机，都采用+2．1~+3．3v的单电源供电，可以选择fsk／ask调制方式，低工作电流，小贴片封装。
2 系统硬件构成
2.1 发射部分
发射部分由微控制器picl6f819和射频发射芯片maxl479组成，其系统构成原理图如图1所示。
微控制器picl6f819通过pa口的8个引脚控制maxl479的发射工作。maxl479的主要引脚功能如表l所列。
其中，mode引脚用于选择发射芯片是fsk模式或ask模式。enable引脚为高电平，则maxl179进入发射状态。din引脚输入串行数据。
clk0和clk1共同决定clkout引脚的输出频率，该频率可以作为微控制器的时钟频率输入。clk0和clkl的状态组合如表2所列。
dev0、devl、dev2共同决定fsk调制时的背离频率的大小，其组合状态表如表3所列。
发射的载波频率由maxl479所用的晶振决定，晶振同发射载波频率间的关系是：
fxtal=32×晶振频率
如果选择的发射载波频率为315mhz，则所使用品振为9.8437mhz；如发射载波频率为433mhz，则所使用品振为13.56mhz。
maxl479使用的天线要符合50ω阻抗匹配，天线可以采用l／4波长的鞭状天线，也可以使用pcb布线作为天线。
2.2 接收部分
接收部分由射频接收芯片maxl47l和微控制器构成，接收方一般和其他系统连接在一起，故不需要刻意根据低功耗选择微控制器，而是根据数据处理的需要自行选择。构成框图如图2所示。
maxl47l需要外接一个lo.7mhz的低通滤波器，晶振的频率同接收载波的频率的关系为：
frreceive=（fxtal×32)+l0.7mhz
如果接收载波的频率为315mhz，则晶振的频率为9.509mhz；接收载波的频率为433.92mhz，则晶振的频率为13.2256mhz。
maxl47l的主要引脚如表4所列。
其中，ifin+mixout、agnd连接10.7mhz的低通滤波器，用于ask数据的解调。adata引脚为高，表示到来的是ask解调数据；fdata为高，表示到来的是fsk解调数据。微控制器连接sclk、cs、dio引脚对maxl472内部的寄存器进行读写。
maxl471同样要求50ω阻抗匹配的天线，可以使用pcb布线作为天线。
3 系统软件设计
3.1 发射部分
发射部分的编程主要是对pic16f819的操作。程序由plcl6f8l9初始化、maxl479初始化和数据发射三部分组成。
对picl6f819的初始化包括设置内部晶振的工作频率和pa口的状态。对maxl479的初始化包括设置工作模式、晶振输出频率选择和fsk背离频率的选择。数据发射部分包括：设置数据帧格式、发送位“0”或“l”子程序、发送一个字节数据子程序和循环发送多个字节数据子程序。程序流程图如图3所示。
3.2 接收部分
接收部分程序主要是微控制器通过sclk、cs、dio等引脚对max147l内部寄存器进行读写的过程。
对maxl471内部寄存器进行写操作的时序图如图4所示。cs引脚为低，maxl47l进入工作状态，sclk引脚产生串行输入时钟，dio向maxl47l串行输出命令。命令的格式为；4位命令码、4位地址、8位数据。命令码共有3个：0x01代表写、0x02代表读、0x03代表复位。
对maxl47l内部寄存器进行读操作的时序图如图5所示。cs引脚为低，max147l进入工作状态，sclk引脚产生串行输出时钟，di0从maxl471串行输出数据。当adata为高，输出ask解调数据；当fdata为高，输出fsk解调数据。输出数据遵循同样的数据格式。
max147l内部常用寄存器和地址的对照表如表5所列。
以接收315mhz的fsk数据为例说明接收数据的编程步骤。
①写0x3000对芯片进行复位。
②写0x10f0使能所有的rf和基带部分。
③写0x135f设置晶振寄存器，芯片工作于315 mhz频率。
④写0x1120置配置寄存器的fskcallsb位，使能fsk校准。
⑤写0x1121开始fsk校准。
⑥读0x2900读状态寄存器位0和位1的状态，以确定fsk校准已完成。
⑦读fsk调试后的数据，由微控制器进行处理。
结 语
该系统已成功应用在一款无线遥控门锁上，使用效果良好，可以在20m的距离内无误差的识别不同的电子钥匙。发射部分使
用3v的锂电池供电，发射时的工作电流在fsk模式为10.5ma，在ask工作模式为6.7ma。fsk／ask超外差射频收发机由于其自身的优点，在无线射频领域将会得到广泛的应用。
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