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內(nèi)嵌UHF ASK/FSK發(fā)射器的8位微控制器
摘要：8位CMOS微控制器rfPIC12C509AF具有TISC中央處理器、1024×12bit可編程EPROM、41字節(jié)數(shù)據(jù)RAM、8位可編程定時/計數(shù)器、看門狗定時器、5個通用I/O等電路，內(nèi)嵌UHF ASK/FSK發(fā)射器的射頻頻率范圍為310～480MHz，輸出功率 2～-12dBm，ASK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0～40Kbps，F(xiàn)SK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0～20Kbps，PLL鎖相。本文簡要介紹rfPIC12C509AF的特性及應(yīng)用電路。1 概述
tfPIC12C509AF是Microchip公司推出的單片集成內(nèi)嵌射頻無線數(shù)據(jù)發(fā)射器的8位CMOS微控制器。芯片具有高性能的RISC中央處理器，33條12位字長的指令，8位字長的數(shù)據(jù)；內(nèi)置4MHz RC振蕩器，運(yùn)行速度1μs指令周期；7個特殊功能的硬件寄存器，2級硬件堆棧，直接、間接和相對尋址方式；1024×12bit可編程EPROM，41字節(jié)數(shù)據(jù)RAM；在線串行編程（In-Circuit Serial ProgrammingTM,ICSP TM），內(nèi)部RC振蕩器的頻率可編程校準(zhǔn)（獨(dú)立于發(fā)射器的石英晶體振蕩器基準(zhǔn)），8位可編程定時器/計數(shù)器；上電復(fù)位，看門狗定時器，低功耗睡眠模式，可編程編碼保護(hù)，5個通用I/O等功能；工作電壓2.5～5.5V，低拉耗睡眠模式電流0.2～4μA。內(nèi)嵌的UHF ASK/FSK發(fā)射器，射頻頻率范圍為310～480MHz，可調(diào)節(jié)的輸出功率 2～12dbm，ASK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0～40Kbps，F(xiàn)SK數(shù)據(jù)發(fā)射速率0～20Kbps，PLL鎖相，集成的晶體振蕩器和VCO電路僅需少量的外部元件。
可用于遙控?zé)o鍵入口（RKE）發(fā)射器、車庫門開門器、遙測（輪胎壓力，水、電、氣表、貴重物品跟蹤）、無線安防系統(tǒng)、無線電遙控等領(lǐng)域。
2 引腳排列及功能
rfPIC2C509AF采用20腳SSOP封裝，各引腳功能如下。
1（VDD）：邏輯電路和I/O端品/石英振蕩器輸入/外部時鐘輸入（GPIO僅在內(nèi)部RC模式，在其它振蕩器模式下為OSC1）。當(dāng)GPIO時TTL輸入，在外部RC振蕩器模式時ST輸入。
3（GP4/OSC2）：雙向I/O端品、石英晶體振蕩器輸出。在石英晶體振蕩器模式連接晶振或諧振器。
4（GP3/MCLR/VPP）：輸入端口/用戶清除（復(fù)位）輸入/編程電壓輸入。當(dāng)構(gòu)成MCLR時，此腳是低電平有效，實現(xiàn)器件復(fù)位。在設(shè)備進(jìn)入正常的運(yùn)行和編程模式時，MCLR、VPP上的電壓不能超過VDD，并且能夠通過軟件編程改變引腳狀態(tài)來喚醒睡眠狀態(tài)。
5（XTAL）：發(fā)射器晶振，連接到考比慈（COPITTS）型晶體振蕩器上。
6（RFENIN）：發(fā)射器和時鐘輸出使能，內(nèi)部下拉。
7（CLKOUT）：時鐘輸出。
8（PS/DATAASK）：功率選擇和ASK數(shù)據(jù)輸入。
9（VDDRF）：發(fā)射器正電壓端。
10（ANT1）：差分功率放大器的輸出端連接到天線，集電極開路輸出。
11（ANT2）：差分功率放大器的輸出端連接到天線，集電極開路輸出。
12（VSSRF）：發(fā)射器接地參考端。
13（NC）：空腳。
14（LF）：連接外部回路濾波器。VCO轉(zhuǎn)換輸入和充電泵輸出的共用點。
15（DATAFSK）：FSK的數(shù)據(jù)輸入。
16（FSKOUT）：FSK晶振的輸出。
17（GP2/T0CKI）：雙向I/O端口，能構(gòu)成T0CKI。
18（GP1）：雙向I/O端口/串口編程時鐘，能通過軟件編程改變引腳狀態(tài)來喚醒睡眠狀態(tài)。這個緩沖器在串口編程模式下為施密特觸發(fā)器輸入。
19（GP0）：雙向I/O端口/串口編程數(shù)據(jù)，能通過軟件編程改變引腳狀態(tài)來喚醒睡眠狀態(tài)。這個緩沖器在串口編程模式下為施密特觸發(fā)器輸入。
20（VSS）：邏輯電路和I/O腳的參考地。
3 基本結(jié)構(gòu)和特性
rfPIC12C509AF內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個完整的8位CMOS微控制器電路和發(fā)射器電路，以下介紹發(fā)射器電路。發(fā)射器電路方框圖如圖1所示。
發(fā)射器是一個完整的集成UHF ASK/FSK發(fā)射電路，由石英晶體振蕩器、鎖相環(huán)電路（PLL）、集電極開路的輸出功率可變放大器PA（Power Amplifier）和模式控制邏輯（mode control logic）所組成。外接元件有旁路電容、晶振和PLL回路濾波器，能實現(xiàn)ASK和FSK的操作。
引腳VDDRF和VSSRF分別是發(fā)射器電路的電源供給端和接地端。這些電源腳與微控制器的電源供給腳VDD和VSS是相互獨(dú)立的。
發(fā)射器的石英晶體振蕩器是一個考比慈振蕩器，提供PLL的基準(zhǔn)頻率，并且與PIC微控制器的振蕩器是相互獨(dú)立的。XTAL腳上接外部振蕩器或AC模擬基準(zhǔn)信號。發(fā)射頻率是由晶振頻率確定的，公式如下：
ftransmit=fXTAL×32
考慮到發(fā)射頻率的靈活選擇，最終晶振頻率可能不是標(biāo)準(zhǔn)值。晶振頻率最小值為9.
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