多年前就有做一下無線傳送數(shù)據(jù)的想法，最初在現(xiàn)實(shí)生活中接觸到的是摩托車防盜器上的遙控裝置，后來因?yàn)榉N種原因一直拖了下來沒有做成，最近憑著搞電波鐘解碼的余熱，利用了五一假期把這個(gè)無線傳數(shù)搞了出來。
無線傳數(shù)模塊在生活中應(yīng)用途極廣，比如車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)�。此次采用的模塊是價(jià)格相對(duì)便宜的433M模塊，淘寶上價(jià)格7元一對(duì)，適合用于少量數(shù)據(jù)的傳送，還有些模塊是適合較高速率傳送的（達(dá)Mbps級(jí)別），但價(jià)格相對(duì)較高。此套模塊優(yōu)點(diǎn)是成本低，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，傳送距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)是傳送速率較低，一般在4Kbps下可以穩(wěn)定傳送。
一、收發(fā)模塊技術(shù)參數(shù)
下面是發(fā)射和接收模塊的實(shí)物圖和對(duì)應(yīng)的電路原理圖。其中天線是另外用細(xì)電線約20cm長繞圈形成。
1、通訊方式：調(diào)幅AM
2、工作頻率：433MHz
3、頻率穩(wěn)定度：±75KHZ
4、發(fā)射功率：≤500MW
5、靜態(tài)電流：≤0.1UA
6、發(fā)射電流：3～50MA
7、工作電壓：DC 3～12V
DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為433M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在－25～＋85度之間變化時(shí)，頻飄僅為3ppm/度。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。
DF發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用PT2262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至DF數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。
DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為3V 時(shí)，空曠地傳輸距離約20～50米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓5V時(shí)約100～200米，當(dāng)電壓9V時(shí)約300～500米，當(dāng)發(fā)射電壓為12V時(shí)，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約60毫安，空曠地傳輸距離700～800米，發(fā)射功率約500毫瓦。當(dāng)電壓大于l2V時(shí)功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠(yuǎn)，比較適合惡劣條件下進(jìn)行通訊。天線最好選用25厘米長的導(dǎo)線，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來，因?yàn)闊o線電信號(hào)傳輸時(shí)受很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的20％甚至更少。
DF數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號(hào)與DF發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則DF發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近DF數(shù)據(jù)模塊的實(shí)際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。
DF發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應(yīng)離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影響。DF模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度、發(fā)射電壓及電池容量、發(fā)射天線、接收機(jī)的靈敏度、收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800米，在有障礙的情況下，距離會(huì)縮短，由于無線電信號(hào)傳輸過程中的折射和反射會(huì)形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會(huì)有不同的收發(fā)距離。
接收模塊主要技術(shù)指標(biāo)：
1、通訊方式：調(diào)幅AM
2、工作頻率：433MHZ
3、頻率穩(wěn)定度：±200KHZ
4、接收靈敏度：－106DBM
5、靜態(tài)電流：≤5MA
6、工作電流：≤5MA
7、工作電壓：DC 4.8～5V
8、輸出方式：TTL電平
接收模塊為超再生接收電路，L1C1選頻后信號(hào)進(jìn)入Q1及周邊電路組成高放電路，Q2及周邊電路組成本振，接收的信號(hào)經(jīng)過LM358雙運(yùn)放整形為TTL電平的方波信號(hào)。輸出端常態(tài)為低電平，當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)，輸出為高電平。
二、測試電路
因?yàn)?1MCU上電后IO口默認(rèn)為高電平，因此在發(fā)射模塊前和接收模塊后加了三極管作反相，這樣常態(tài)下電平與MCU一致，將發(fā)射模塊直接連接在發(fā)射控制MCU的TXD，將接收模塊連接在接收MCU的RXD上。發(fā)射端編寫程序約隔1秒由串口發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由0-9循環(huán)變化，以觀察數(shù)據(jù)是否正確傳送，數(shù)據(jù)通信采用異步方式，1開始位8數(shù)據(jù)位1停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)共10個(gè)位；接收端MCU接收數(shù)據(jù)后送LCD1602 顯示。通信速率分別測試了2400bps、4800bps、7200bps、9600bps，其中2400bps及4800bps速率下數(shù)據(jù)均能穩(wěn)定傳送無丟碼、誤碼，7200bps及9600bps速率下數(shù)據(jù)偶爾會(huì)亂碼，基于穩(wěn)定性及兼顧傳送速率，在后面的程序中均采用4800bps速率。
發(fā)射端采用低電壓系列MCU，由二節(jié)1.5V電池供電，接收端連接在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行測試。實(shí)際測試中，3V供電給發(fā)射模塊可以正常工作，兩機(jī)相隔約8米，中間隔二道墻，信號(hào)仍能穩(wěn)定正確傳送。后來又測試了不加天線的情況，發(fā)現(xiàn)如果發(fā)射與接收均不加天線在上述條件下則會(huì)出現(xiàn)亂碼，任一端加上天線均能在上述條件下穩(wěn)定正確傳送數(shù)據(jù)。發(fā)射端連同MCU在內(nèi)，發(fā)射時(shí)平均約7ma電流，休眠時(shí)約幾u(yù)a，耗電量較理想，適合采用電池供電。
三、實(shí)際應(yīng)用
完成測試后，對(duì)模塊工作原理及性能有初步了解，于是作進(jìn)一步應(yīng)用，控制發(fā)射模塊的MCU板原來是于測試電波解碼的，于是作了一點(diǎn)修改，將BPC信號(hào)（中國電波授時(shí)信號(hào)）及JJY信號(hào)（日本電波授時(shí)信號(hào)）解碼后通過DF模塊將時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)射出去，接收端接收后進(jìn)行處理及顯示。
下面是連接BPC接收模塊的實(shí)物圖。
下面是連接JJY接收模塊的實(shí)物圖。
在測試電路中作單個(gè)數(shù)據(jù)的傳送較為簡單，目的是用于觀察數(shù)據(jù)傳送是否出錯(cuò)，但在實(shí)際應(yīng)用中，需要傳送的數(shù)據(jù)往往不止一位，當(dāng)要進(jìn)行多位數(shù)據(jù)的傳送時(shí)，需要在發(fā)射端及接收端做一個(gè)數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議，并在必要時(shí)對(duì)傳送數(shù)據(jù)增設(shè)校驗(yàn)，以確保傳送的數(shù)據(jù)正確無誤。
此次實(shí)驗(yàn)需要傳送的時(shí)間數(shù)據(jù)包含年、月、日、星期、時(shí)、分、秒共7個(gè)，因?yàn)榧償?shù)字不容易介定類型，所以最好是采取按順序傳送方式，另外增加數(shù)據(jù)頭以判斷一組數(shù)據(jù)的開始，另外在數(shù)據(jù)末端增加1個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)用于判斷傳送的數(shù)據(jù)是否正確。一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：
數(shù)據(jù)頭+年+月+日+星期+時(shí)+分+秒+校驗(yàn)
數(shù)據(jù)頭采用固定的0xfe、0xef，采用這樣特殊的組合是為了避免傳送的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與數(shù)據(jù)頭一致的情況，這樣一組數(shù)據(jù)一共有10位。以下是成功接收的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)頭不顯示。
此組數(shù)據(jù)顯示的信息是：2012年、5月、1日、星期2、0時(shí)、26分、00秒。最后一個(gè)01是奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)。
因?yàn)楸救怂幬恢秒x河南商丘約1300公里，離日本福岡約1800公里，所以信號(hào)較弱，一般都需要在凌晨時(shí)分才能正確接收，以上信息就是0時(shí)26分接收到的中國BPC授時(shí)信息，日本的授時(shí)信息至凌晨4點(diǎn)多才正常接收。經(jīng)實(shí)際觀察，DF無線傳送模塊與電波授時(shí)信號(hào)在同一電路中沒有互相干擾，并經(jīng)過一夜連續(xù)穩(wěn)定工作。
四、使用感受
經(jīng)過試用，覺得此模塊工作穩(wěn)定、不容易受干擾、接口簡單、控制容易、價(jià)格低，零售7元一對(duì)的價(jià)格實(shí)際很有吸引力，雖然數(shù)據(jù)傳送速率較慢，但在一般傳送控制數(shù)據(jù)而非語音、圖像的應(yīng)用中還是足夠的，以4800bps穩(wěn)定工作的速率計(jì)算，每秒約可以傳送480個(gè)字節(jié)，扣除數(shù)據(jù)頭及校驗(yàn)位等，也可以傳送約 300-400個(gè)有效數(shù)據(jù)，還是相當(dāng)不錯(cuò)的。下一步會(huì)考慮在實(shí)際更多的應(yīng)用中使用此模塊，如多組數(shù)據(jù)采集無線傳送回主機(jī)，或主機(jī)發(fā)送控制信號(hào)多機(jī)同時(shí)接收同步受控等。