在發(fā)送信號(hào)時(shí)，單片機(jī)從PLC獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，再將獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)nRF2401傳輸至另一臺(tái)PLC；接收數(shù)據(jù)時(shí)，nRF240l從另一臺(tái)PLC接收信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)傳送到接收端的PLC。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 單片機(jī)與PLC接口電路
    在西門(mén)子S7-200 PLC端，通過(guò)RS-485總線與單片機(jī)AT89S52通信，為了避免RS-485信號(hào)與單片機(jī)之間的電氣信號(hào)不匹配，二者之間采用6N137進(jìn)行光電隔離。
    在PLC端，采用MAX485通過(guò)一個(gè)9針端口與西門(mén)子S7-200 PLC的自由接口連接，MAX485通過(guò)光電隔離6N137與單片機(jī)AT89S52相連。單片機(jī)的P1．2通過(guò)光電隔離6N137控制MAX485的使能端和DE。當(dāng)為邏輯0時(shí)，MAX485處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，則處于發(fā)送狀態(tài)。在任意時(shí)刻這2個(gè)使能端都只有1引腳有效。使得MAX485能夠滿足其半雙工的通信方式。
    接收與發(fā)送控制信號(hào)時(shí)，單片機(jī)的P3．0／RXD端通過(guò)6N137與MAX485的R0端相連，單片機(jī)的P3．1／TXD通過(guò)6N137與MAX485的DI端相連，從而實(shí)現(xiàn)PLC與單片機(jī)的通信。其電路原理圖如圖2所示。

2．2 單片機(jī)與nRF240l接口電路
    在無(wú)線通信端，單片機(jī)AT89S52與nRF2401模塊相連實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。此處，由于單片機(jī)用5 V電源供電，而nRF2401采用3．3 V電源供電，為了避免兩者之間產(chǎn)生電氣干擾，仍需要采用光電隔離實(shí)現(xiàn)兩者問(wèn)的電氣連接。表1給出了單片機(jī)AT89S52與nRF2401模塊的通信接口描述。圖3給出單片機(jī)AT89S52通過(guò)光電隔離4N35與nRF2401的對(duì)應(yīng)端口相連的電路原理圖。

2．3 波特率的設(shè)置
    在接口電路設(shè)計(jì)完成后。要使單片機(jī)與nRF2401之間實(shí)現(xiàn)通信，還要考慮單片機(jī)的傳輸率，此處選擇單片機(jī)的波特率為9 600 b／s。根據(jù)波特率計(jì)算公式：
   
式中，波特率控制位SMOD置O，定時(shí)器時(shí)間常數(shù)X=253。
    由此可得晶振頻率fosc=11．0592MHz，則單片機(jī)選用11．0592MHz的晶體振蕩器。
2．4 電源
    該系統(tǒng)的電源部分由外部電源、集成穩(wěn)壓電路和部分外圍元件組成，這里選用集成穩(wěn)壓電路LMlll7為構(gòu)成各元件提供供電電源。為了改善nRF2401的瞬態(tài)響應(yīng)，在LMlll7外接2只電容，且在輸出端另加2只電容用于濾波，以改善輸出電壓波形。

3 軟件部分設(shè)計(jì)
    在單片機(jī)與PLC的通信中，主要利用單片機(jī)向PLC發(fā)送命令和接收返回?cái)?shù)據(jù)，用于讀取數(shù)據(jù)或修改PLC程序中控制參數(shù)。通信協(xié)議選用莫迪康Modbus ASCII串行通訊協(xié)議。
    實(shí)現(xiàn)來(lái)自于RS-485通信接口基于Modbus ASCII串行通信協(xié)議的命令及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿足無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸要求的通信格式，并傳送給其他通信終端，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)采集的實(shí)時(shí)信號(hào)及狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為滿足Modbus ASCII串行通信協(xié)議要求的格式，并傳送給RS-485通信接口。圖4為無(wú)線通信控制器發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程。圖5為無(wú)線通信控制器接收數(shù)據(jù)的程序流程。

    圖4中，在單片機(jī)與nRF2401通信端，單片機(jī)先向nRF2401寫(xiě)入配置字，然后檢測(cè)CE是否為高，若CE為高電平，則檢測(cè)通道1的中斷DRl是否為高，DRl為高，則有中斷信號(hào)，使nRF2401進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，每發(fā)送完l位，系統(tǒng)檢查l幀數(shù)據(jù)發(fā)送是否完成，若未完成，則繼續(xù)發(fā)送，反之，結(jié)束該幀的發(fā)送程序。由此將獲取的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送給另一通信終端設(shè)備。

4 試驗(yàn)結(jié)果
    實(shí)驗(yàn)室采用GFG8016G信號(hào)發(fā)生器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬PLC數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，試驗(yàn)結(jié)果表明，在9 m范圍內(nèi)，該無(wú)線通信控制器可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。

5 結(jié)論
    基于nRF2401的PLC無(wú)線通信控制器，可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸；對(duì)于該無(wú)線傳輸研究，后續(xù)需從其傳輸中的抗干擾和擴(kuò)展傳輸距離方面進(jìn)一步研究。