所設(shè)計的無線數(shù)傳模塊由單片射頻收發(fā)芯片nrf401、at89c52微控制器和max3316接口芯片構(gòu)成，工作在433.92／434.33mhz頻段；可方便地嵌入在各種測量和控制系統(tǒng)中進行無線數(shù)據(jù)傳輸，在車輛監(jiān)控、無線抄表、無線232數(shù)據(jù)通信、計算機遙控遙測系統(tǒng)中應(yīng)用。

　　nrf401是北歐集成電路公司（nordic）的產(chǎn)品，是一個為433mhz ism頻段設(shè)計的真正單片uhf無線收發(fā)芯片，滿足歐洲電信工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（etsi）en300 200-1 v1.2.1。它采用fsk調(diào)制解調(diào)技術(shù)，最高工作速率可以達到20k，發(fā)射功率可以調(diào)整，最大發(fā)射功率是+10dbm。nrf401的天線接口設(shè)計為差分天線，以便于使用低成本的pcb天線。它要求非常少的外圍元件（約10個），無需聲表濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件，只需要便宜且易于獲得的4mhz晶體，收發(fā)天線合一。無需進行初始化和配置，不需要對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，有兩個工作頻寬（433.92/434.33mhz）,工作電壓范圍可以從2.7-5v，還具有待機模式，可以更省電和高效。

　　nrf401無線收發(fā)芯片的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為發(fā)射電路、接收電路、模式和低功耗控制邏輯電路及串行接口幾部分。發(fā)射電路包含有：射頻功率放大器、鎖相環(huán)（pll），壓控振蕩器（vco），頻率合成器等電路。基準(zhǔn)振蕩器采用外接晶體振蕩器，產(chǎn)生電路所需的基準(zhǔn)頻率。

其主要特性如下:

　　工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段
　　fsk調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合；
　　采用pll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好；
　　靈敏度高，達到-105dbm（nrf401）；
　　功耗小，接收狀態(tài)250 a，待機狀態(tài)僅為8 a（nrf401）；
　　最大發(fā)射功率達 +10dbm ；
　　低工作電壓（2.7v），可滿足低功耗設(shè)備的要求；
　　具有多個頻道，可方便地切換工作頻率 ；
　　工作速率最高可達20kbit/s（rf401）；
　　僅外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，基本無需調(diào)試；
　　因采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計，使用無需申請許可證，開闊地的使用距離最遠可達1000米 (與具體使用環(huán)境及元件參數(shù)有關(guān))。

引腳排列和功能

　　nrf401無線收發(fā)芯片具有20個引腳。

　　重要時序參數(shù)

　　tx與rx之間的切換

　　當(dāng)從rx切換到tx模式時,數(shù)據(jù)輸入腳(din)必須保持為高至少1ms才能收發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)從tx切換到rx時，數(shù)據(jù)輸出腳（dout）要至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。

standby與rx之間的切換

　　從待機模式到接收模式，當(dāng)pwr_up輸入設(shè)成1時，經(jīng)過tsr時間后,dout腳輸出數(shù)據(jù)才有效。對 nrf401來說，tst最長的時間是3ms。

從待機模式到發(fā)射模式，所需穩(wěn)定的最大時間是tst。

power up與tx間的切換

　　從加電到發(fā)射模式過程中，為了避免開機時產(chǎn)生干擾和輻射，在上電過程中txen的輸入腳必須保持為低，以便于頻率合成器進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)由上電進入發(fā)射模式時，txen必須保持1ms以后才可以往din發(fā)送數(shù)據(jù)。

從上電到接收模式過程中，芯片將不會接收數(shù)據(jù)，dout也不會有數(shù)據(jù)輸出，直到電壓穩(wěn)定達到2.7v以上，并且至少保持5ms。如果采用外部振蕩器，這個時間可以縮短到3ms。

應(yīng)用電路及設(shè)計應(yīng)注意問題

在實際應(yīng)用中，微控制器采用atmel公司的at89c52，分別用單片機的p1口各管腳控制nrf401的din、dout、txen、pwrup、cs這五個腳即可。

接口芯片采用美信公司的rs232轉(zhuǎn)換芯片max3316，完成單片機和計算機rs232接口的電平轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、請求、清除功能。關(guān)于此芯片的使用可參見其手冊。

在nrf401芯片使用時，設(shè)定好工作頻率，進入正常工作狀態(tài)后，通過單片機根據(jù)需要進行收發(fā)轉(zhuǎn)換控制，發(fā)送／接收數(shù)據(jù)或進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在實際的設(shè)計應(yīng)用中，需要注意以下幾個問題：

1）天線的接入

ant1和ant2是接收時lna的輸入，以及發(fā)送時功率放大器的輸出。連接nrf401的天線是以差分方式連接到nrf401的。在天線端推薦的負載阻抗是400歐姆，射頻功率放大器輸出是兩個開路輸出三極管，配制成差分配對方式，功率放大器的vdd必須通過集電極負載，當(dāng)采用差分環(huán)形天線時，vdd必須通過環(huán)形天線的中心輸入。

2）與單片機共用一個晶振

nrf401可以與單片機共用一個晶振，需要注意從單片機引入的晶體走線不能離數(shù)據(jù)線或者控制線太近。

pcb布局和去耦設(shè)計 印刷電路板（pcb）的設(shè)計直接關(guān)系到射頻性能，為了獲得較好的rf性能，pcb設(shè)計至少需要兩層板來實現(xiàn)，pcb分成射頻電路和控制電路兩部分布置。nrf401采用pcb天線，在天線的下面沒有接地面。射頻部分的電源與數(shù)字電路部分的電源分離。

為了減少分布參數(shù)的影響，在pcb應(yīng)該避免長的電源走線，所有元件地線，vdd連接線，vdd去耦電容必須離nrf401盡可能的近。nrf401的電源必須經(jīng)過很好的濾波,并且與數(shù)字電路供電分離，在離電源腳vdd盡可能近的地方用高性能的電容去耦，最好是一