低功耗无线收发电路系统设计
基于51单片机的无线数据收发系统设计(带电路图和代码)
1 引言伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。
与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。
但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。
例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。
正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。
本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的数据收发系统。
考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。
nRF401是国外最新推出的单片无线收发一体芯片，它在一个20脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，并且外围元件少，便于设计生产，功耗极低，集成度高，是目前集成度较高的无线数传产品，它为低速率低成本的无线技术提出了解决方案。
2 无线数据收发系统2.1 系统组成无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。
本系统由于实际应用的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF401进行，构成点对点无线数据传输系统。
整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。
无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理如图2-1所示：图2-1 无线数据收发系统原理图2.2 实现过程当我们需要发送数据时，使用按键来输入所需发送的信息。
按键与单片机AT89S52的P3.2-P3.5口相接，单片机的 P1.0口控制信息的发送与接收，并且TXD 端与收发器输入端相连，通过TXD将数据传入收发器，收发器接收到数据后，通过FSK调制，将信号发送出去；接收端的收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示器，这样就完成了一次数据发送与接收并显示的过程。
基于 51 单片机的无线数据收发系统设计
基于 51 单片机的无线数据收发系统设计摘要：系统使用 51 单片机通过NRF24L01 模块远程传输数据，接收端通过NRF24L01 模块接收无线数据。
处理后由液晶进行数据显示，可根据需要设置声音提示。
系统接收与发送端模块均单片机、无线发送模块/ 接收、显示、声音提示模块。
关键词：51 单片机；NRF24L01；液晶显示；无线通讯1硬件设计1.1系统组成该系统将数据经过控制器由无线发送模块进行远距离发送，再通过接收端进行无线数据接收。
接收的数据经控制器处理后由液晶显示器显示，并根据需要可以实现一定的声音提示。
1.2无线收发模块本设计使用无线通讯技术实现数据的传送，能够实现此功能的硬件电路模块总类较多。
为符合设计需求，采用以NRF24L01 为核心的无线通讯模块。
该方案可以使系统具有低成本，低功耗，体积小等特点。
NRF24L01 无线模块出至 NORDIC 公司。
其工作频段在 2.4G— 5GHz，该模块正常工作电压为 1.9V—3.6V，内部具有 FSK 调制功能，集成了 NORDIC 公司自创的增强短脉冲协议。
该模块最多可实现 1 对 6 的数据发送与接收。
其每秒最高可传输两兆比特，能够实现地址检验及循环冗余检验。
若使用 SPI 接口，其每秒最高可传输八兆比特，多达 128 个可选工作频道，将该芯片的最小系统集成后，构成NRF24L01 无线通信模块。
1、引脚功能此模块有 6 个数据传输和控制引脚，采用 SPI 传输方式，实现全双工串口通讯，其中 CE脚为芯片模式控制线，工作情况下，CE 端协配合寄存器来决定模块的工作状态。
当4 脚电平为低时，模块开始工作。
数据写入的控制时钟由第 5 脚输入，数据写入与输出分别为 6、7 脚，中断信号放在了第 8 脚。
2、电器特性NRF24L01 采用全球广泛使用的 2.4Ghz 频率，传输速率可达 2Mbps，一次数据传输宽度可达 32 字节，其传输距离空旷地带可达2000M 此模块增强版空旷地带传输距离可达 5000M—6000M, 因内部具有 6 个数据通道，可实现 1 对 6 数据发送，还可实现 6 对 1 数据接收，其工作电压为 1.9V-3.6V，当没有数据传输时可进入低功耗模式运行，微控制器对其控制时可对数据控制引脚输入 5V 电平信号，可实现 GFSK 调制。
无线射频能量收集系统设计
无线射频能量收集系统设计杨涛，刘兴，李健，周洋（国网江西省电力有限公司信息通信分公司，江西南昌330096）摘要：微型电子设备供电方式仍是以电池为主，更换电池带来的困难使这些设备无法长久运行，无线射频能量技术为低功率微电子设备的供电提供了一种新的方式。
文中设计了一套接收2.4GHz射频信号的射频能量收集系统，该系统主要由微型贴片天线、阻抗匹配电路、整流升压电路和存储电路构成，利用ADS仿真工具验证了系统设计的可行性，当负载电阻在100kΩ，输入功率在-10dBm-5dBm之间时，能量转换效率均在30%以上，可实现低功率微电子设备的持续供电。
关键词：射频能量收集；接收天线；阻抗匹配电路；整流升压电路中图分类号：TM461.3文献标志码：B文章编号：1006-348X（2021）04-0016-050引言随着无线通信技术的迅速发展，便携式和分布式无线设备应用越来越普及，如何为这些设备提供稳定可靠的电源正成为限制无线设备应用和普及的问题之一。
无线射频能量收集技术的发展为低功率无线设备的供电提供了一种新的方式。
无线射频能量收集系统既可以收集环境中的射频信号，也可以收集特定发射器产生的射频信号。
文献[1]设计了一种基于超宽带阿基米德螺旋天线和半波乘法器电路的射频能量收集系统，在0dBm的输入功率下得到了30%的整流效率，且得到的输出电压及功率均可满足低功耗设备的工作需求，但是仍然避免不了能量收集系统体积过大的问题。
文献[2]设计了一个以4-RF频带天线为接收天线的射频能量收集系统，该系统同时从GSM900（全球移动通信系统）、GSM1800、UMTS（全球移动通信系统）和WiFi频段获取能量，在4个射频波段均匀分布的10dBm累计输入功率下，能量转换效率为62%，在5.8dBm时达到84%，但是该系统的天线体积过大的问题仍然存在。
一些最近的非常先进的研究[3-6]，采用CMOS的方案进行射频能量收集系统的设计；文献[7]已经实现在输入功率1MW的情况下转换效率高达74%，通过从外部给所述电路供电，并在CMOS配置中使用自体偏置技术来改变阈值电压并更快地打开晶体管，然而，在整流电路中已经达到高效率的方案没有使用真正的无源配置。
北邮红外通信收发系统的设计实验报告2篇
北邮红外通信收发系统的设计实验报告2篇北邮红外通信收发系统的设计实验报告第一篇：一、引言通信技术是现代社会的重要组成部分，而红外通信作为一种无线通信技术，具有无线、隐蔽、低功耗等特点，在各个领域得到广泛的应用。
本实验旨在设计并实现一种基于北邮红外通信收发系统，以验证其可靠性和稳定性。
二、实验目的1. 理解红外通信的原理和规范。
2. 学习使用北邮红外通信收发系统。
3. 能够正确设置收发模块的参数。
4. 进行距离测试，评估系统的通信距离性能。
5. 进行干扰测试，确定系统的抗干扰性能。
三、实验设备1. 硬件设备：北邮红外通信收发模块、电脑。
2. 软件设备：PC机控制软件、北邮红外通信收发系统驱动程序。
四、实验步骤1. 连接硬件设备：将北邮红外通信收发模块通过串口线与电脑连接。
2. 安装驱动程序：根据实验要求，在电脑上安装北邮红外通信收发系统驱动程序。
3. 配置参数：在PC机控制软件中，设置收发模块的参数，包括通信速率、校验方式等。
4. 进行距离测试：设置一个合适的通信距离，发送一条特定信息，观察接收端是否成功接收并显示该信息。
5. 进行干扰测试：在通信过程中引入干扰信号，观察系统是否能正确识别并过滤干扰信号。
五、结果与分析1. 距离测试结果：根据实验设置的通信距离，收发系统能够成功传输信息，并且接收端能够正确接收和显示该信息，表明系统具有较好的通信距离性能。
2. 干扰测试结果：在引入干扰信号的情况下，系统能够正确识别并过滤干扰信号，保证数据传输的准确性和可靠性。
六、实验结论通过本次实验，我们成功设计并实现了一种基于北邮红外通信收发系统。
实验结果表明，该系统具有较好的通信距离性能和抗干扰性能，能够满足实际应用的需求。
同时，本实验也深入理解了红外通信的原理和规范，对于今后的通信技术研究和应用具有一定的参考价值。
第二篇：一、引言红外通信是一种无线通信技术，具有无线、隐蔽、低功耗等特点，在各个领域得到了广泛的应用。
基于MCP2030无线激活的低功耗系统设计
这种 激 活 法 的 实 现 也非 常方 便 ， 需在 相 应 的微 处 理 器 中 只
添 加定 时器 的 中断 处理 程 序 ； 位 激 活 法 主要 应 用 于 对 位 定
有较 强 的灵 敏 度 ， 以接 收 识 别 １ｍＶ ｐ信 号 并 解 调 ８ 可 ｐ 的微 弱调 制 信 号 。 为 了 得 到 可 靠 的 磁 场 信 号 ， Ｐ ０ ０ ＭＣ ２ ３
ＭＣ ２ ３ 是 Ｍ ｉ ｏ Ｐ ００ ｃ — ｒ
图 １ 磁场工作原理
ｃ ｉ公 司开 发 的 专 门针 对 低 频 无 线 磁 场 通 信 的 模 拟 前 端 ｈｐ 器件 。该 器 件 集 成 有 ８ 可 编 程 配 置 寄 存 器 和 １ 只读 个 个 状态 寄存 器 ， 据 寄 存 器 配 置 ， Ｐ ０ ０可 以输 出 解 调数 根 ＭＣ ２ ３
维普资讯
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基于 ＭＣ ２ ３ 无线 激活 的低功耗 系统设计 Ｐ ００
■ 空军 工 程 大 学 翟 乐 育 李 建 海
■ 西 安通 信 学 院
贾 崇
首先 阐 明 电源 受 限嵌 入 式 系统 的 定位 休 眠激 活 方 案 的 基 本 工作 原 理 ； 然后 介 绍 ＭＣ ２ ３ Ｐ ０ ０的 三 方 向 磁 场
采用 了 ３组 天 线 和 ３组 接 收 解 调 电路 。３组 天 线 分 别 指
置 敏感 的系 统 （ 贵 重 资 产 管 理 和 停 车 场 的 自动 道 闸 等 ） 如 中 ， 系统 在 特 定 位 置 安 装 检 测 设 备 ， 果 有 监 管 人 员 或 该 如 设备 离 开或 进 入 这 些 特 定 领 域 将 会 激 Ｆ信 号 的波长 为 ６ ｍ， ０ ｚＲ ０ｃ 天
基于stm32的无线收发系统
基于stm32的无线收发系统基于STM32的无线收发系统随着物联网技术的发展，无线收发系统在各种应用中得到了广泛的应用，例如智能家居、智能健康监测、工业自动化等领域。
而基于STM32的无线收发系统，具有功耗低、性能稳定、功能丰富等特点，因此在无线通信领域备受关注。
本文将介绍基于STM32的无线收发系统的设计与制作过程。
一、系统架构设计基于STM32的无线收发系统的设计通常包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计主要包括主控单元、无线收发模块、电源管理模块等部分，而软件设计则涉及到系统的逻辑控制、数据处理、通信协议等方面。
1. 主控单元选择在基于STM32的无线收发系统中，选用STM32系列微控制器作为主控单元是一个常见的选择。
STM32系列微控制器具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等特点，适合用于无线收发系统的控制和数据处理。
根据具体的应用需求，可以选择不同型号的STM32微控制器，如STM32F1、STM32F4等系列。
2. 无线收发模块选择无线收发模块是无线收发系统的核心部分，它负责实现无线通信功能。
在基于STM32的无线收发系统中，可以选择一些常见的无线收发模块，如NRF24L01、CC1101等。
这些无线收发模块具有功耗低、传输距离远、通信稳定等特点，适合用于无线传感器网络、遥控器等场景。
3. 电源管理模块设计基于STM32的无线收发系统通常需要考虑功耗管理的问题。
在设计时需要合理设计电源管理模块，以提高系统的能效和续航时间。
电源管理模块包括电源转换、电池管理、低功耗设计等方面，需要综合考虑系统的供电需求和功耗特性。
4. 软件设计基于STM32的无线收发系统的软件设计是整个系统设计的重要部分。
软件设计包括系统的逻辑控制、通信协议的实现、数据处理和存储等方面。
在软件设计中需要充分发挥STM32微控制器的性能优势，合理设计系统的任务分配和调度，提高系统的稳定性和实时性。
二、系统制作流程1. 硬件制作流程（1）电路设计：根据系统的功能需求和硬件设计要求，进行电路设计，包括主控单元的连接、外围电路的设计、无线收发模块的连接等部分。
基于RF2.4GHz的超低功耗无线数传系统设计
＿１ 。
基 于 ＲＦ ２ ４ＧＨｚ的 超 低 功 耗 无 线 数 传 系 统 设 计 ．
孙 先 松
（ 江大学 电子信息学院 ， 州 ４４２ ） 长 荆 ３ ０ ３
摘 要 ：当前 无 线 数 据 通 信 的 应 用 越 来越 广 泛 ， 系统 设 计 的 微 型 化 、 功 耗 是 电 子 产 品 设 计 的 必 然 趋 势 。 本 文 在 分 析 而 低
ｕｌｒ ｏ ｐ ｔ ａ ｌｗ ｏｗｅ ＳＰ４３ Ｍ ＣＵ ｎｄ ２ Ｈ ｚ ＲＦ ｈ ｐ ＥＭ １ ８１ ｒＭ ０ ａ ．４ Ｇ ｃ ｉ ９８ ０，ｔ ｉ ｐｅ ｖ ｓ ｔ ｒ ｈｓ ｐａ ｒｇｉｅ ｈｅｈａ ｄｗａ ｅａｎ ｏ ｔ ａ ｅｄｅ ｉ ｔ ａ ｌ ｒ ｄ ｓ ｆｗ ｒ ｓｇｎ ｏｆｕｌｒ ｏｗ ｏｗｅ ｐ ｒ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｓ： Ｍ ＳＰ４ ｄ ３０； ＥＭ １ ８１ ９８ ０；ｕｌｒ ｔ ａ— ｌ ｏｗ ｗ ｅ ｏ ｕ ｐｔｏｎ；ｗ ｉｅ ｅ ｓ ｄ ａ ｔａ ｍ ｉｓｏ ｐｏ ｒｃ ｎｓ ｍ ｉ ｒ ｌ ｓ ａｔ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ
各 有 差 异 ， １列 出 了 几 种 常 用 芯 片 的 性 能 特 点 。 表
ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ａ ｅ ｔ ｅ ｉ ｅ ｉａ ｌ ｅ ｄ ｎ ｉ ｓｏ ｌｃ ｒ ｎ ｃｐ ｏ ｕ ｔｄ ｓｇ ．Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ａ ｄ ｗｏ ｋ ｎ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｒ ｈ ｎ ｖ ｔ ｂ ｅ ｔ ｎ ｅ ｃｅ ｆ ｅ ｔｏ ｉ ｒ ｄ ｃ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｎ ｒ ｉｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｃ
２ ７条 内核 指 令 以 及 大 量 的 模 拟 指 令 ； 量 的 寄 存 器 以 及 大 片 内数 据 存 储 器 都 可 参 加 多 种 运 算 ； 有 高效 的 查 表 处 理 具 指 令 ； 较 高 的 处 理 速 度 ， ８ＭＨｚ晶 振 驱 动 下 指 令 周 期 有 在
Sub-1G和2.4G超低功耗双频段无线系统设计与应用
胡波
(安 徽 中 科 光 电 色 选 机 械 有 限 公 司 ,合 肥 231202)
摘要:介 绍 了 一 种 基 于 CC1350 的 超 低 功 耗 双 频 段 无 线 系 统 设 计 。 该 系 统 除 了 具 有 灵 活 的 供 电 模 式 外 ,还 具 有 很 低 的
2.7 通信模块
将系统 UART 接口与以太 网 模 块、CAN 总 线 模 块 等 互 联 ,可 以 完 成 从 有 线 系 统 到 无 线 系 统 的 通 信 连 接 。
图3 电源结构
由 AC DC 模块或 DC DC 模 块 输 出 的 12 V DC 电 源为开关量输出电路供电,用于驱动继电器、直流电 机、声 光报警器等设备;而3.3V DC 则 为 以 太 网 模 块 等 外 围 接 口电路直接供电,同时通过防反流 电 路 与 电 池 提 供 的 3 V DC 电路汇合;汇合后的3 V DC 电 路 为 主 控 制 器 CC1350 供电,保证其在无外 部 电 源 输 入 时 仍 能 不 间 断 工 作,同 时 3V DC 电路还通过低静态电流可控电 源 降 为 1.8 V DC, 为 模 拟 量 输 入 电 路 、开 关 量 输 入 电 路 和 外 部 存 储 器 供 电 。
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2018 年第10 期
43
2 电路设计
2.1 系统核心部分
2.1.1 处理器 CC1350简介 CC1350 是 德 州 仪 器 (TI)出 品 的 一 款 多 核 心 双 频 带 无
线 微控制器,其内部集成了强大的 Cortex M3内核、专用 于处理底层 RF 协议的 Cortex M0无线内核和一个超低
基于ZigBee技术的低功耗无线温度传输系统设计
基于ZigBee技术的低功耗无线温度传输系统设计摘要:基于ZigBee无线传感器网络节点功能及温度采集参数算法,结合标准PT100输入接口,采用掌上智能终端PDA作为中继显示,设计了ZigBee低功耗无线温度数据采集及传输系统,并进行了调试和实验,实验结果表明,该系统可实现在70m范围内实时传送采集到的温度数据,系统功耗<20mA。
关键词:无线传感器网络ZigBee 低功耗温度采集ZigBee无线传感器网络技术作为一种全新的短距离无线通信技术,在智能控制、无线监控及环境监测等领域得到了广泛应用。
在有线数据采集及传输过程中,存在着系统布线麻烦、功耗大、代价高的问题,而采用传统的无线数据采集及传输方式,也存在着通信协议复杂、系统代价高及功耗大的缺点。
在基于ZigBee的无线传感器网络中,可以由全功能设备作为Sink节点,终端节点一般使用削减功能设备来降低系统的成本和功耗,来提高电池的使用寿命。
通过研究降低ZigBee节点功耗的方法来实现低功耗温度数据采集及传输。
本文基于ZigBee无线传感器网络节点的硬件原理及软件设计方法,应用ZigBee CC2430芯片实现了ZigBee无线传感器网络温度数据采集节点的硬件及软件设计,搭建了基于ZigBee的低功耗温度数据采集及传输系统,同时结合掌上智能PDA以及上位机,在服务端实现了传感器采集温度数据的监控系统。
1 设计方案工业现场常常需要采集大量的现场数据,并需要将采集到的数据传输到主机进行处理和分析,数据采集及传输的性能将会直接影响到整个系统的功效。
在一些情况下,数据的传输如果采用有线网络,则存在维护难、可靠性低等问题,采用基于ZigBee的无线传感器网络技术实现温度等数据采集及通信是一种切实可行的方案。
选取TI公司CC2420芯片来实现ZigBee温度数据采集系统的应用。
掌上终端PDA 数据采集系统在无线传感器网络中,不仅可以与网内其他节点通过CC2430无线射频模块实现无线通信,还可以与系统中的上位机服务器进行数据交互。
stm32低功耗电路设计
stm32低功耗电路设计低功耗是当前电子设备设计的一个重要指标，它可以有效延长电池寿命，提高设备的可靠性，并对环境产生较小的影响。
在STM32嵌入式系统中，低功耗电路设计至关重要。
本文将介绍STM32低功耗电路设计的一些关键要点和注意事项。
首先，选择合适的供电方案是低功耗电路设计的基础。
在STM32中，一般有两种供电方式：外部供电和内部供电。
外部供电是指通过外部电源提供电压，而内部供电是指利用芯片内部的低功耗模式来降低功耗。
选择使用哪种供电方式需要根据设计要求来决定。
其次，对于外部供电模式，选择合适的电源管理IC或电池管理IC是重要的。
这些IC可以有效地对供电电路进行管理，并提高功耗转换的效率。
另外，对于电源线路的设计，应该尽量减小功耗，例如通过使用低电阻的电源线、使用高效的电源模块等方式。
在低功耗电路设计中，还需要注意处理器和外设的控制。
在处理器的选择上，可以使用带有低功耗模式的STM32系列芯片，这些芯片在空闲状态下能够在低电压和低频率下工作，从而降低功耗。
另外，对于外设的使用也需要注意功耗管理。
例如，通过合理配置SPI、UART等外设的时钟频率和工作模式，可以降低功耗。
此外，对于系统中的一些外设，可以考虑使用休眠模式来降低功耗。
休眠模式是指让某些外设进入低功耗模式，只在需要时才唤醒它们。
例如，可以通过配置RTC（实时时钟）和Wakeup Timer等模块来实现定时唤醒。
另外，对于一些不经常使用的外设，可以通过关闭它们来降低功耗。
最后，优化软件程序也是低功耗电路设计的重要内容。
在编写程序时，可以通过合理管理任务的优先级、使用低功耗模式的API函数等方式来降低功耗。
另外，对于一些循环任务，可以通过延时方式来减少功耗。
此外，确定好中断的触发条件和处理方式也是很重要的，可以减少不必要的中断触发和处理。
综上所述，STM32低功耗电路设计需要选择合适的供电方案，合理选择供电和电池管理IC，注意处理器和外设的控制，使用休眠模式来降低功耗，并优化软件程序。
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低功耗无线收发电路系统设计作者：张红文来源：《现代电子技术》2014年第21期摘要：目前，无线通信技术发展极其迅速，随之引起系统功耗不断上升。
因此人们近几年来对无线通信网络中各方面的低功耗技术进行了深入的研究，使节能成为无线通信发展的一个重要方向。
设计了低功耗无线收发电路系统，采用STM32L151系列超低功耗芯片和UTC4432系列无线通信模块作为核心电路系统，通过软件设计及调试实现整个低功耗收发电路系统功能。
结果表明：采用合适的微控制器和无线通信模块对于控制无线收发电路系统的功耗有着极其重要的作用，再加上对软件编程的控制，能够使整个系统的功耗大幅度降低。
关键词：无线收发电路；低功耗； STM32L芯片；通信模块中图分类号： TN92⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）21⁃0135⁃04Design of low⁃power consumption wireless transceiver circuitZHANG Hong⁃wen（Communication Office， China Railway Fourth Survey and Design Group Co.， LTD.，Xi’an 710043， China）Abstract： At present， the wireless communication technology is developed rapidly， which causes the demands of the low⁃power consumption system. In recent years， the low⁃power consumption technology in wireless communication network are stu⁃died deeply， so energy conservation has become an important direction of the wireless communication development. The design of low⁃power wireless transceiver circuit system is carried out in this paper， in whichSTM32L151 series ultra low power chip and UTC4432 series wireless communication module are taken as the core circuit system to realize the function of the low power transceiver circuit system through software design and debugging. The results show that the suitable micro contro0 引言无线通信网摆脱了密密麻麻的连线制约，这是它的一个重要优势。
它是由微小的传感器、微控制单元和无线通信模块通过组网形成的无线网络，利用数据处理单元来检测感知到的信息并经过有效处理后发送给对方。
无线收发电路系统是无线通信网络的基本组成部分，其在不同应用中有不同的设计，但基本原则一致，都是尽可能采用低功耗的器件和尽可能使用节省的信号处理。
其中核心处理器应当采用功耗相对较低的电路。
无线通信模块负责两点之间的无线通信，是整个结构中最耗能的部分，无线通信模块可配合核心处理器根据不同功能切换不同工作模式，从而降低功耗。
所以，对低功耗无线通信模块的选取与编程控制是一个非常值得注意的方向。
1 系统方案本文设计了由MCU开发板和无线通信模块组成的低功耗无线收发电路系统的方案。
该系统由发射方和接收方两组模块组成，发射方经软件编程控制将数据发送出去，接收方通过天线接收到数据经处理后在开发板上显示出来，从而实现该电路系统的近距离低功耗无线通信。
为大幅度降低系统功耗，本设计采用的两个重要模块均具有低功耗特性。
硬件电路基于低功耗微控制器的电路开发板，此硬件电路自行设计，通信模块与该开发板通过相关引脚直接相连。
软件设计基于RealView MDK软件设计平台，然后通过编程对整个电路系统进行调试。
接收方和发送方所用的芯片开发板相同，通信模块及其配置也相同，双方通过无线通信模块的天线进行相互通信。
其系统框架如图1所示。
图1 系统框架图对于本设计，要实现低功耗，就必须选用低功耗的硬件模块。
并且，为了最大限度地节约成本和材料，需要选用的硬件设备体积必须尽可能小。
以下给出三种实施方案。
方案一：MCU选用单片机MSP430F135，无线通信模块选用AT86RF211S收发电路。
但是AT86RF211S收发电路需要自行设计，造成系统电路比较复杂，影响运行速度[2]。
方案二：MCU选用STM32F103系列芯片，无线通信模块选用杭州威步公司的UTC4432B1_V6。
方案三：MCU选用STM32L151系列芯片，无线通信模块的选用与方案二相同。
其中STM32L是在STM32F基础上推出的一款超低功耗的芯片。
硬件模块的比较如表1，表2所示。
通过比较发现，STM32L151芯片功耗最低，且硬件电路设计简单。
无线通信模块UTC4432B1_V6无需自行设计，其功耗低、传输距离远，并且易于软件编程。
因此本设计采用第三个方案。
表1 控制模块的比较[控制模块＼&运行时最低电流消耗＼&外围电路＼&成本＼&MSP430F135单片机＼&160 μA＼&比较简单＼&较低＼&STM32F103 ＼&1.06 mA＼&比较简单＼&较低＼&STM32L151 ＼&60 μA＼&比较简单＼&较低＼&]表2 无线通信模块的比较[模块名称＼&最低电流功耗 /μA＼&最远通信距离 /m＼&工作频率/MHz＼&有无唤醒＼&AT86RF211S收发电路＼&1～10＼&800＼&433.8＼&有＼&UTC⁃4432B1_V6＼&2～20＼&2 000＼&420～450＼&有＼&]2 硬件电路设计硬件电路是整个系统的支撑，硬件电路设计并焊接的成功与硬件模块选择的正确是最终软件调试成功的基础。
本设计硬件模块主要包括STM32L核心板和无线通信模块。
本文主要介绍芯片外围电路的设计以及PCB版图的设计。
整个硬件电路原理图使用Altium Designer软件来设计，如图2所示。
本设计采用输出为5 V的开关电源适配器供电，通过AMS1117正向低压降稳压器输出3.3 V电压，为STM32L151芯片提供电压。
AMS1117稳压器分为固定电压输出和可调电压输出两个版本，本设计采用固定电压输出稳压器，输出电压为3.3 V，具有1%的精度，由于内部有限流电路和过热保护，使得AMS1117稳压器具有很强的稳定性。
因此该电源供电电路选用AMS1117⁃3.3作为稳压器。
晶振可以为整个电路提供基本的时钟信号，有了它就有了稳定的频率。
如果没有晶振，数字电路就失去了处理数据的节拍，也就无法正常处理任何数据了。
晶振的频率越高，程序运行的速度就越快，STM32L上电后，默认使用内部晶振，外部如果接8 MHz晶振，就可以通过切换使用外部晶振，最终通过PLL分频和倍频可以达到72 MHz。
通过了解该模块的特性，设计出芯片与无线通信模块的接口连线方案，如图3所示。
通过软件编程控制各个引脚使其切换不同的工作模式，最终实现两模块之间的无线收发功能。
图3 STM32L与UTC4432连接示意图根据设计的PCB图制作的实物板如图4所示。
图4 实物正面图3 软件设计硬件电路设计无误并焊接成功后，便要对整个系统进行软件调试，调试首先要进行的工作就是软件设计。
图5为发送模块程序流程图。
发送模块的工作流程为：首先对系统进行初始化，初始化包括对时钟、引脚、中断、定时器、串口以及无线通信模块等相关参数进行配置。
然后将时间间隔设置为1 s，打开串口、向串口发送引脚写入数据并在二极管上显示。
但是成功接收数据的前提是无线通信模块必须配置正确，如果配置正确，无线通信模块将会作出应答并显示在软件调试环境的相关对话框中。
最后无线通信模块通过天线向空中信道发送从MCU接收到的数据。
图6为接收模块程序流程图。
接收模块的工作流程为：首先对系统进行初始化，包括对引脚、中断、串口以及无线通信模块等相关参数进行配置。
然后无线通信模块从空中信道接收数据，若其配置正确则接收成功，成功接收后又通过该模块发送引脚向MCU发送数据。
最后通过响应中断使MCU接收数据并在二极管上显示出来。
发送模块与接收模块的硬件系统上均有3只二极管，于是3只二极管便可以显示8种状态，通过观察两模块上二极管的状态是否一致来判断通信是否成功。
需要注意的是，发送与接收无线通信模块的参数配置应当一致。
因为本设计仅仅用到A、B两类总线，所以软件编程时仅仅可以使这两类总线使能，其他总线均关闭。
图5 发送模块程序流程图图6 接收模块程序流程图4 功耗测量本设计使用Agilent34410数字万用表测量系统功耗，实质是测量系统电流，因为系统输入电压始终为5 V。
测试电路连接如图7所示。
图7 测试电路连接图利用软件平台编写不同程序完成对芯片不同工作模式的操作。
室温下测量STM32L在不同模式及不同参数下的电流消耗如表3，表4所示（说明：测量时发现在不同的发射功率下，系统只有工作在低功耗运行模式和低功耗睡眠模式时电流消耗不同，其余均相同）。
表3 发送模块下的功耗[无线通信模块发射功率 / dBm＼&MCU工作模式＼&电压 /V＼&实测电流＼&19＼&运行模式＼&5＼&19.1 mA＼&19＼&低功耗睡眠模式＼&5＼&9.06 mA＼&19＼&停止模式（RTC运行）＼&5＼&21.3 μA＼&19＼&停止模式（无RTC运行）＼&5＼&4.5 μA＼&19＼&待机模式（RTC运行）＼&5＼&12.1 μA＼&19＼&待机模式（无RTC运行）＼&5＼&3.27 μA＼&14＼&运行模式＼&5＼&18 mA＼&14＼&低功耗睡眠模式＼&5＼&6.45 mA＼&8＼&运行模式＼&5＼&15 mA ＼&8＼&低功耗睡眠模式＼&5＼&2.39 μA＼&1＼&运行模式＼&5＼&11 mA＼&1＼&低功耗睡眠模式＼&5＼&860 μA＼&]表4 接收模块下的功耗[无线通信模块发射功率 /dBm ＼&MCU工作模式＼&电压 /V ＼&实测电流＼&1 ＼&运行模式＼&5 ＼&10.6 mA ＼&1 ＼&低功耗睡眠模式＼&5 ＼&849 μA ＼&1＼&停止模式（RTC运行）＼&5 ＼&20.1 μA ＼&1 ＼&停止模式（无RTC运行）＼&5 ＼&4.35 μA ＼&1 ＼&待机模式（RTC 运行）＼&5 ＼&11.9 μA＼&1 ＼&待机模式（无RTC运行）＼&5 ＼&3 μA＼&]由表3，表4可以看出，芯片在不同工作模式下的功耗不同，处于运行模式时功耗最高，待机模式时功耗最低。