在很多場合有線通信技術并不能滿足實際需要，比如在野外惡劣環境中作業。使用無線射頻通信芯片構建的通信模塊，用單片機作為控制部件，配合一定的外圍電路就能很好地進行兩地空間區域信號對接，實現自由數據通信，解決了無線通信的技術難題。并且其具有硬件構造簡單、維護方便、通信速率高、性能穩定等優點，能在電子通信業得到廣泛應用。
本文的控制部件選用 AT89C51 型單片機。由于這種芯片只有 SPI 通信接口，而目前常用的單片機都沒有這種接口，因此需要對該芯片的通信時序進行模擬，所以在控制器里編程時要嚴格按照芯片工作時序進行。
電路原理
NRF24L01 芯片構成的通信模塊電路設計
NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件 NRF24L01 配合網絡晶振、解耦電容、偏極電阻一起工作構造穩定射頻通信模塊。該芯片是貼片結構，模塊占用空間少，如圖 1 所示。
圖 1 由 NRF24L01 芯片構成的通信模塊電路圖。
電源電路設計
電源電路如圖 2 所示，B1 是 9 V 蓄電池或者鋰電池，能夠反復充電。C1， C2 ， C3 ， C4 都是濾波電容， 起到一次與二次濾波作用。D1，D2 是穩壓二極管， 使輸出端的電壓穩定在理想的水平電壓。芯片 7805 是三端穩壓集成電路芯片，具有正電壓輸出。其電路內部還有過流、過熱及調整管等保護電路，最終目的把 9 V 電源轉變成穩定 5 V 輸出，為后續設備供電。
圖 2 電源電路圖
系統通信電路設計
系統通信電路如圖 3 所示。本電路中應用單片機 AT89C51 作為控制芯片，對 NRF24L01 主通信模塊的接口時序模擬和對數據的發送與接收進行處理。
圖 3 系統通信電路圖
與 PC 機通訊電路設計
如果單片機通信電路與單片機通信電路通信，則兩個硬件電路和圖 3 相同，只是在軟件設計時需在每個通信端設定不同的通信地址，以辨認每個通信端口。若是單片機通信電路與 PC 機或者具有 COM 口的設備電路通信，則需要一個轉接電路，其硬件電路如圖 4 所示。
圖 4 SPI 接口與 MAX232 通信硬件電路圖
在圖 4 所示的電路中， 單片機左側是一塊 MAX232 芯片， 其作用是將 PC 機中的 232 電平與單片機的 T TL 電平匹配。最左側是 9 芯母接頭，在使用時可接在計算機 COM 口上與計算機通信。單片機右側接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機同樣沒有 SPI 接口，所以需要用普通接口軟件模擬 SPI 接口，其編程要嚴格按 SPI 端口的通信邏輯時序。
編者按
(1)提出基于射頻的無線通信技術方案，并且按照該方案搭建硬件電路。
(2)設計單片機控制算法，在 PC 機中編好上位機軟件，執行機構能迅速執行預定結果， 反應時間小于 1ms。
(3)在執行機構遇到障礙時，能返回準確命令，使上位機捕捉到相應信息，直接反映雙向通信效果好。
(4)系統穩定可靠，數據傳輸丟失率很小，低于 0.01%。