基于三态编解码芯片实现无线数据通信装置的设计

1 引言

在遥测、遥控等领域中，往往使用微机与单片机组成多机通信系统来完成测控任务。其中，常用的方法是使用微机的RS-232C串行接口进行串行数据通信。由于受环境的影响以及RS-232C串行接口电气性能的限制，加上连接线长、接线麻烦等缺点，其通信的空间范围总是受到限制，并使人们感到不便。因此，人们想到了无线传输。常用的无线传输方式有无线短波传输和红外线传输，但这两种方式都有一定的局限性，如短波方式易受外界电磁场的干扰，线外线传输方式不能隔墙传输等等，本文将介绍采用最新的无线长波收发模块T630/T631，以及最新三态编解码芯片MC145026/MC145027来设计无线数据通信装置的方法。该装置具有抗干扰性能好、穿透性强、传输距离远等特点。由于串行接口传输速度慢，信号处理电路复杂，外接模块困难。因此，本装置选用并行接口通信，从而使得电路简单易做、可靠性高。

2 系统组成

如图1所示，本装置主要由数据编解码和发射接收两大模块组成。其中，数据编解码模块用来完成数据信息的输入输出、地址编码、地址识别以及数据并/串转换等任务；发射接收模块是用来完成串行数据的调制发射及接收解调等任务。

2.1 编解码模块

编解码模块由三态编解芯片MC145026和MC145027组成，此组芯片是摩托罗拉公司生产的用于通信配对使用的最新芯片。编码芯片MC145026可对9位输入信息（地址位A1～A5，数据位D6～D9）进行编码，编码后每个数据位用两个脉冲表示：“1”编码为两个宽脉冲；“0”编码为两个窄脉冲；“开路”编码为一宽脉冲和一窄脉冲交叉。当TE端输入脉冲上升沿时，编码后的数据流开始由D0串行输出。对于每9位数据信息，可以看作是一个数据字，为了提高通信的安全性，编解码芯片对每个数据字发送两次，接收两次。

MC145027解码器用于接收MC145026输出的编码数据流。当解码器地址与编码器地址状态相并连续收到两组相同编码信号时，VT端由低电平跳变为高电平以指示接收有效，同时中断计算机进行接收。而当接收到的数据流地址位与本机地址设置不同，或是两次接收的数据不同，或是在四个数据周期内无信号时，VT端变为低电平，此时可认为无信号或认为信号不是发送给本机的。由于对接收到的信息进行地址识别是由MC145027芯片来完成的，因此，对不是发送给本机的信息通常不传送到并行接口，所以对本机的工作也就不会造成影响。

2.2 发射接收模块

发射接收模块由长波数字信号收发芯片T630及T631组成。此组芯片可用于发射、接收串行数据信号。长小组能够穿透建筑物、机箱、金属设备等阻隔。其发射功率在mW级，150kHz频段，所以不会对其它电路产生干扰。同时，也很难被其它电路干扰。它的供电电压范围为1.5～20V，可由并行接口+5V引脚供电。芯片内部集成了包括天线在内的各种部件，其外部电路及应用接口也十分简单。

3 通信原理

3.1 对并行接口的利用

微型机CENTRONIC打印机的并行接口包括一个8位数据输出寄存器、一个8位数据输入寄存器、一个5位控制输出寄存器和一个5位状态输入寄存器。对该接口数据输出寄存器进行写操作可实现8位信息的输出；而对接口控制寄存器的与操作则可改变输出控制线的状态；对接口状态输入寄存器的读操作可得到外设的状态信息。CENTRONIC并行接口与外设连接时使用8根数据线、4根控制线和5根状态线。其数据线信号为DATA0～DATA7，控制线信号为“选通”（STROBE）、“初始化”（INIT）、“打印机输入选择”（SLCTIN）和“自动进纸”（AUTOFDXT）。其中，在SLCTIN信号为低电平时，表示使用并行接口向打印机传送数据信息；而当STROBE产生负脉冲信号进，表示选通打印机，这时打印机将接收数据线上的数据信号；INIT信号和AUTOFDXT信号在正常的数据传输过程中不被使用，其状态总保持不变。状态信号有：“忙”（BUSY）、“出错”（ERROR）、“缺纸”（PE）、“选择”（SLCT）和“应答”（ACK）等状态。由此可知，CENTRONIC并行接口能完成一个8位的数据输出，一个4位的控制信号输出和一个5位状态信号的输入。这里，将该并行接口看作一般功能的I/O连接编码器与解码器。

3.2 通信方法

在使用编码器和解码器实现PC机与单片机的通信时，需要在PC机和单片机上分别配置编码器和解码器，以完成数据信号的发送和接收。由于MC145026/MC145027一次能完成4位二进制数据信息的发送或接收，而计算机经常使用以字节为单位的数据，这样就需要将1个字节分为高半字节和低半字节分2次发送或接收。图2为其通信原理图。

图中编码器MC145026的地址即是接收机的地址，它可经并行接口由软件来设置。因此，每个发送机可以有多台（本装置使用了4位地址位，因此可有2 4=16个）接收机与之呼应。解码器MC145027的地址亦是本机的地址，它由硬件元件微型开关组DIP设置。解码器MC145027的地址决定了本机的通信地址，对于每台微型机，它是唯一的，因此只能接收含有本机地址的信息。

在微型机与编码器的接口连线上，可用微型机配置的打印机并行接口数据线的高4位DATA4～DATA7直接与编码器的D6～D9数据输入线相连，并用INIT控制线与编码器数据发送允许脚相连。由于编码器地址位有5位，而并行接口数据输出寄存器是8位，因此只能利用4位地址位，本装置中的编码器MC145026的A0脚接高电平就是这个道理（解码器MC145027的A0脚亦应接高电平）。发送数据时，由微型机向并行接口数据输出寄存器的低4位写入半个字节的地址信息，然后向高4位写入半个字节的数据信息，之后再写控制输出寄存器，以使得INIT信号为低电平，这样就完成了4位数据的输出。

在微型机与解码器的接口连线上，应使用并行接口的状态线ACK、ERROR、PE、SLCT分别与解码器的数据线D6～D9相连，以便由微型机通过状态线读取解码器输出的数据，并使用状态线BUSY与解码器的数据输出有效引脚VT相连，这样微型机即可通过读取的并行接口状态寄存器中的状态位BUSY是否为高电平，来检查解码器当前接收到的数据是否有效，并得到由解码器接收的数据。

4 系统主要参数

本系统中制约波特率的模块主要有编解码芯片MC145026/MC145027和长波收发模块T630/T631。长波收发模块的载波频率为150kHz，因而不是主要的制约因素。编解码芯片MC145026/MC145027的最高数据传输速率为6400b/s。

编解码芯片MC145026/MC145027在配合使用时要求两者的时钟基本一致，但这种要求并不十分严格。其外电阻电容与振荡频率关系如表1所列。

表1 外接电阻电容与振荡器频率的关系

5 结论

本装置克服了多机无线通信时相互干扰的问题，因而通信可靠性较高，可应用于通信系统、报警系统、数据采集系统、LED大屏幕显示系统、遥控系统等领域。在与微型机的接口方面，本装置巧妙地利用了微型机打印机的并行接口，因此，非常简单方便且容易实现。

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