基于单片机的无线数据传输模块毕业设计.doc

编号： 毕业设计说明书题 目： 基于单片机的无线数 据传输模块 院 （系）： * 专 业： * 学生姓名： * 学 号： * 指导教师： * 职 称： * 题目类型： 理论研究 实验研究 R工程设计 工程技术研究 软件开发摘 要随着社会的发展,人们期望能随时随地、不受时空限制地进行信息交互。当今的各种智能化控制系统也离不开数据信息的传输。其中，无线数据传输是区别于传统的有线传输的新型传输方式，系统不需要传输线缆、成本低廉、施工简单。无线数据传输如下的优点使其日益得到广泛的应用:1)省去了通信设备之间连线,特别是在不易接线或接线费用较高区域(如有历史意义的建筑物、河流、山脉等障碍)更具优势,甚至某些场合只能采用无线数据传输方式(如民航飞机的导航);2)设备的可移动性、安装的方便性、组网的灵活性等。目前，蓝牙(Bluetooth)、IEEE802.11等无线局域网协议及其技术的研究、开发和应用正如火如荼地进行,也预示着无线通信在未来的信息交互中将发挥出更大的作用。现在，有很多的电器产品(如一些家用电器)的操作控制也都采用了无线数据传输方式，一些无线数据传输功能相对简单的电器产品，无线数据传输信号的接收识别往往采用与编码调制芯片配套的译码芯片。而无线数据传输功能比较复杂的一些电器产品，无线数据传输信号的识别与译码多采用单片机，其编码调制方法也有多种。下面介绍一种常用的无线数据传输信号的编码方法，以及用单片机对其进行识别的程序设计方法，以供参考。设计了一种基于AT89S51单片机的无线数据传输方案,并简要介绍了无线数据传输抗干扰措施并给出软件设计实例。关键词：无线数据传输; 单片机; 编码; 解码AbstractWith the development of society, people look forward to anytime, anywhere, without time limit to conduct information exchange. Todays all kinds of intelligent control system is also inseparable from the data information transmission. The wireless data transmission is different from the traditional cable transmission of a new transmission, the system does not require transmission cable, low-cost, simple construction. Wireless data transmission are the advantages of its increasingly wide range of applications: 1) eliminating the connection between the communications equipment, particularly in the hard wiring or higher cost of wiring the region (if any historical significance of buildings, rivers, mountains, etc. Obstructions) a better position, even some occasions, can only use wireless data transfer method (such as civil aircraft navigation); 2) mobile equipment, the installation of convenience, flexibility, and other network. Currently Bluetooth (Bluetooth), IEEE802.11 wireless local area network (WLAN, Wireless Local Area Network) agreement and technology research, development and application are carried out in full swing, but also indicates that wireless communications in the future Internet will play a bigger role. Now, a lot of electrical products (such as some household appliances) have the operational control of the use of wireless data transmission, wireless data transmission functions of some relatively simple electrical products, wireless data transmission signals are often used to receive recognition and supporting chips code modulation The decoding chips. And wireless data transmission functions of some of the more complex electrical products, wireless data transmission signals in the identification and decoding use of SCM, its code modulation also have a variety of ways. Here are a commonly used wireless data transmission signal coding methods, and use them to identify the MCU programming methods, for reference. AT89S51 design of a microcontroller-based wireless data transmission programme and gave a briefing on wireless data transmission anti-jamming measures and gives examples of the software design.Key words:Wireless data transmission; single-chip microcomputer; coding; decoder目 录引言11 单片机无线数据传输系统设计的原理11.1 单片机无线数据传输原理概述11.1.1 无线数据传输编码原理21.1.2 无线数据传输信号的解码51.1.3 无线数据传输协议61.1.4 无线数据传输系统的调制和解调71.2 AT89S51单片机的原理71.3 QwikRadio射频发射模块（Transmitter Module）111.4 QwikRadio射频接收模块（Receiver Module）222 基于单片机的无线数据传输系统的实现292.1 硬件电路设计292.1.1概述 292.1.2发射部分302.1.3接收部分312.2 软件设计332.2.1概述332.2.2发射电路的软件流程设计332.2.3接收电路的软件流程设计373 调试424 总结445 结束语45谢 辞46参考文献47附 录48 第48页 共48页引言当今的各种智能化控制系统 ,比如智能化小区内部的无线抄表系统、门禁系统、防盗报警系统和安全防火系统等 ,工业数据采集系统 ,水文气象控制系统,机器人控制系统、数字图像传输系统等等 ,都离不开数据信息的传输。可以说 ,数据信息传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分。而数据送的方式大部分采用有线的数据传送方式,例如并行传送、串行传送、CAN总线和Lonworks总线等等。在有线数据传输方式当中,数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在一些单片机监测系统中,数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或野外。采集到的数据通信传输到手持终端, 然后通过手持终端送到后台机(PC 机) 进行数据分析、处理。这样,数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题。若采用有线数据传输方式显然是不合适的。其实,数据传输还可以有无线传输方式,即通过空气或真空实现数据传送。相比于传统的有线数据传输方式,无线数据传输方式可以不考虑传输线缆的安装问题,从而节省大量电线电缆,并且降低施工难度和系统成本,是一个很有发展潜力的研究课题。无线数据传输因其传输距离远和受障碍影响小而得到广泛应用，随着各种专用无线数据传输集成电路和无线数据传输发射和接收专用集成电路的不断涌现，使许多复杂的无线数据传输系统的设计变得愈来愈简单，而且工作稳定性可靠。随着计算机、通信和无线技术的逐步融合,在传统的有线通信的基础上,无线通信技术因具有体积小、抗干扰能力强、快捷、方便、可移动、可靠、无需布线、维护方便和数据安全等优势,所以广泛应用到遥控玩具、汽车电子、安全防火、生物信号采集、环境监测和电气自动化等领域。本文介绍利用单片机以及发射/接收模块电路实现的一种无线数据传输系统的设计思想。给出了无线数据传输系统的工作原理、硬件设计方案和软件设计方案。讨论了数据传输格式，给出了数据通信协议的数据帧结构,以适应于无线通信环境,可确保在案较差的无线环境下实现数据无差错传输。该方法安全可靠,实时性强,占用内存极少,可广泛应用于高中低档单片机. 特别对于存储容量小的低档单片机,该方法是理想的选择。主控芯片采用AT89S51 单片机,发射电路采用无线数据传输模块QwikRadio射频发射模块，接收部分采用无线数据传输模块QwikRadio射频接收模块。该系统通过发射接收无线电波实现数据的无线传输。其装置具有体积小、功耗低、成本低的特点，传输距离可达100m以上。1 单片机无线数据传输系统设计的原理1.1 单片机无线数据传输原理概述无线数据传输有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过无线数据传输模块中的发射模块发射信号。无线数据传输接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化无线数据传输接收模块(如QwikRadio射频接收模块,它接收无线数据传输信号频率为433.92 MHz，数据速率为10Kbps) 接收无线数据传输信号,它同时对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,去控制相关对象,如图1-1所示。单片机编码调制无线发送模块发送无线接收模块接收单片机解码图 1-1 单片机无线数据传输的过程无线数据传输发射部分,一般由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成。用来产生载频振荡的电路一般有多谐振荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等由低频振荡器产生的低频调制波,一般为宽度一定的方法。如果是多路控制可以采用每一路宽度不同的方波,或是频率不同的方法去调制高频载波,组成一组组的已调制波,作为控制信号向空中发射。接收电路从工作方式分,可以分成超外差接收方式和超再生接收方式。超外差原理利用本地产生的振荡波与输入信号混频,将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路。其优点是: 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。具有较高的选择性和较好的频率特性。容易调整。缺点是电路比较复杂 ,同时也存在着一些特殊的干扰 ,如相频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。超再生电路实际上是一个受控间歇振荡的高频振荡器,这个高频振荡器采用电容三点式振荡器,振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡又是在高频振荡过程中产生的,反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇。间歇振荡的频率是由电路的参数决定的。这个频率选低了,电路的抗干扰性能较好,接收灵敏度降低;反之亦然。超再生式接收方式具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点所以在实际应用中被广泛采用。1.1.1 无线数据传输编码原理无线数据传输按编码产生方式分为专用芯片编码方式和自定义编码方式两种。(1) 专用芯片编码方式: 有固定的调制方式和帧结构,可用硬件、也可以用软件来实现解码。(2) 自定义编码方式: 调制方式和帧结构都由自己定义,采用这种编码方式时一般都需要采用软件解码。有许多专用的无线数据传输发射芯片把按键识别、编码、调制功能集成在一块芯片中, 输出发射信号, 只要经过驱动即可通过芯片把无线数据传输信号发射出去。这种发射方式简单可靠、基本不用调试即可使用,。大多数发射芯片采用低功耗设计, 特别适用于手持式遥控器中。虽然专用芯片使用简便, 但对于某些场合却并不适用。最简单的例子就是空调遥控器, 用户必须从遥控发射端知道空调当前的设置状态, 而遥控器的按键数目又不可能太多, 在这种情况下, 我们发射出去的温度调节信号就不能只是简单的“加”和“减”和“开”和“关”, 还应该把设置的温度值一起发射出去。这时就要使用以MCU 为核心的无线数据传输发射电路。在以MCU 为核心的无线数据传输发射电路中,MCU 完成按键的识别、编码工作, 调制既可由硬件电路完成也可以由软件模拟完成。因为如前所述, 无线数据传输的载波频率比较低, MCU 的速度完全可以满足要求。产生出来的发射信号同样只要经过驱动即可发射出去。二进制信号的编码:传统通讯传送的信息以模拟信号出现，表现为一种连续的信号, 而现代通讯系统传送的方式是采用数字信号的方式。无线数据传输采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,可由发送单片机来完成。为了满足上述对无线数据传输的要求 , 传输指令的传送可以通过改变光学载体 （红外线）的编码来传输 ,其字长可以变化 ,即一个字可以包括不同的二进制位数.在传输系统中有3 种“二进制位”的表示方法 ,即通常所说的“0”,“1”的表示方法。第一种:FSK式（移频键控方式Frequency Shift Keying）, 又称数字调频。如果用改变载波频率的方法来传送二进制符号，就是移频键控（FSK）的方法。这时其频谱可以看成码列对低频载波的开关键控加上码列的反码对高频载波的开关键控。移频键控方式用两种不同的脉冲频率分别表示二进制数的“0”和“1”。用2个频率传输1“位”二进制 ,这是最安全的方法,缺点是成本高、功耗大。所以 ,在电器的遥控器中极少应用。图1-2是表示用2个频率对“二进制位”的“0”和“1”进行编码的示意图。在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。图1-2 FSK编码“二进制位”的方式第二种:曼彻斯特编码方式 又称双相调制编码方式 ,常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示1，从低到高跳变表示0。,在长虹、创维等彩电的控制器中,就采用了这种双相调制方式。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示0或1，有跳变为0，无跳变为1。两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。曼彻斯特编码“二进制位”的表示方法如图1-3所示。图1-3 传输“二进制位”的曼彻斯特编码方式第三种:脉宽调制编码方式 ,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。这种编码方式根据脉冲上升沿之间的距离决定“二进制位”是“0”还是“1”,两脉冲上升沿之间距离短为“0”,距离长为“1”。如图1-4 所示 ,脉宽编码用在载波或脉冲调制方式中.家用录像机 ,VCD,DVD的遥控器多采用脉宽编码方式。图1-4 传输“二进制位”的脉冲调制方式脉宽调制编码方式的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是脉宽调制编码方式相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将脉宽调制编码方式用于通信的主要原因。从模拟信号转向脉宽调制编码方式可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。本文采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码 ,这种编码调制方法类似于脉宽调制编码方式，编码过程可由发送单片机来完成。用图1-5（a）表示二进制信号中的高电平1,其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度均相等，即由一个脉冲的高电平和一个脉冲的低电平组成;用图1-5（b）表示二进制信号中的低电平0,其特征是脉冲中高电平的宽度和低电平的宽度不相等,低电平的宽度是高电平的二倍 ,相当于一个脉冲的高电平加上两个脉冲的低电平。上述的脉冲宽度可以适当地调整 ,以适应不同数据传输速度的需要。表示“1”表示“0”1个脉冲1个脉冲1个脉冲2个脉冲 (a)“1”的二进制编码表示 (b) “0”的二进制编码表示 图1-5 二进制信号的编码1.1.2 无线数据传输信号的解码硬件解码可分为专用解码集成电路和自行设计的解码电路两种。专用解码芯片一般与专用编码芯片配对设计制造。按其编码与解码功能可分为以下三类:(1) 控制数据的地址加密编码与解码器: 这类电路的特点是在地址加密编码的同时还可以进行控制数据的编解码。其编码容量大,保密性好。适用于安防、工业控制等对可靠性要求较高的场合。(2) 地址加密编码与解码器: 这一类电路无控制数据编码仅有加密地址编解码功能。适用于可靠性要求较高,但只进行简单的开关或增减控制的场合。(3) 控制数据编码与解码器: 这类电路无加密地址编码仅有控制数据的编解码。适用于群控或者应用环境本身就保证了其他信号发射源不会同时出现的场合,如在一个密闭的设备内部。使用专用的硬件编码解码对芯片,简便可靠,使用广泛,不再多述。一般来说硬件解码相对软件解码成本较高,并且当系统因更改或升级改变了编码方式时, 接收的硬件就要做相应的更改,缺乏一定的灵活性。当MCU 的任务不是很繁重时,可以考虑使用软件解码。对于频率调制方式, 只要测出每次脉冲的周期就可以解码出对应的二进制信息。方法有很多种,中断、查询都可以实现,具体方法因实际情况而定。对于脉宽调制(PWM),只要识别出每个脉冲的高(或低)电平宽度即可完成解码。对于2 脉位调制(2PPM),需要判断出每个周期内高低电平出现的先后次序,从而实现解码。单片机无线数据传输软件解码要保证正确无误地还原无线数据传输信息码,其主要功能包括以下几部分: (1) 过滤附加信息,得到有效信息位。(2)排除系统内外各种干扰信号。(3)丢弃接收到的不完整信息帧。(4)检验接收信息的正确性。为了能够达到上述要求，本系统使用的解码方式是无线数据传输信号的解码由接收单片机来完成,它把无线数据传输接收模块送来的无线数据传输编码波形通过解码,还原出发送端发送的数据。当接收到起始帧后,进入解码部分,接收完一帧后,处理收到的数据并进入下一次接收。解码采用软件解码, 如果从一个脉冲的高电平和一个脉冲的低电平过后, 若读到的电平为低, 说明该位为“0”, 反之即可判定为编码“1”。解码一位后,需等到下一位的高电平到来,再读到一个低电平后，判断读得的电平是高还是低,进行解码。按照这种方法判断八次，从而还原出发送端发送的信号。这样,根据事先约定代码所代表的功能，单片机就可以去执行各种控制动作,从而达到无线数据传输的目的。1.1.3 无线数据传输协议通讯中几个重要的方面包括传输速度、数据准确度、数据的完整性等,也就是要求解码能尽可能准确。为了达到这些要求,需在一定脉冲频率下按照一定的时间约定进行数据传送,也就是一种简单的协议。为了保证数据的正确性,尽量采用大于的脉冲,并经过多次的反复测定,对脉冲进行多次采样,选用几种延时程序等。无线数据传输协议除了规定无线数据传输信号的载波频率、编码方式、脉冲宽度等信息外，还对无线数据传输的格式进行了严格的规定，以确保发送端和接收端之间无线数据传输的准确无误。无线数据传输协议是为了进行无线数据传输所制定的标准。几乎所有的无线数据传输系统都是按照特定的无线数据传输协议来进行信号传输的。因此，要设计制作无线数据传输系统，首先要制定无线数据传输协议，以及了解与之相关的无线数据传输发射和接收模块。基于字节传输的无线数据传输数据格式本系统的传输数据格式是：在发送字节的开始先通过单片机发送5个脉冲宽度的高电平和5个脉冲宽度的低电平作为传输开始,接着发送8 位数据(字节高位在前,低位在后),如下图所示。5个脉冲高电平5个脉冲低电平高位在前，低位在后起始位8位数据图1-6 基于字节传输的无线数据传输数据格式1.1.4 无线数据传输系统的调制和解调为了使数据传送的距离较长，在发射信号前要对信号进行调制，调制的方法是将原信号与一个载波相与。QwikRadio射频接收模块，DATA是信号输出端。QwikRadio射频接收模块接收发射的已调制信号，并对信号进行解调恢复原来的调制信号。解调过的信号经过放大后送入单片机中进行解码。对移动通信的数字调制和解调器技术的要求如下： （1）在信道衰落条件下，误码率要尽可能低；（2）发射频谱窄，对相邻信道干扰小； （3）高效率的解调，以降低移动台功耗，进一步缩小体积和成本； （4）能提供较高的传输速率； （5）易于集成。1.2 AT89S51单片机的原理AT89S51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价at89s51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89S51提供以标准功能:4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。主要性能参数与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器1000次擦写周期4.0-5.5V的工作电压范围全静态工作模式：0HZ-33MHZ三级程序加密锁128*8字节内部RAM 32个可编程I/O口线2个16位定时/计数器6个中断源全双工串行UART通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲模式唤醒系统看门狗（WDT）及双数据指针掉电标识和快速编程特性灵活的在系统编程（ISP-字节或页写模式）图1-7 单片机的引脚引脚功能说明VCC：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端使用。在访问外部存储器或程序存储器时，这组I/O口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以作为输入口。作为输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收8位地址。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其他控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可以作为输入端口。作为输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：表1-1 P3口的第二功能列表P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序效验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可以对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可以通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置，可以禁止ALE操作。该位置后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应该设置ALE无效。PSEN:程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储区的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每当机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。中断寄存器：各中断允许控制位于IE寄存器，5个中断源优先级控制于IP寄存器。双时钟指针寄存器：为了更方便地访问内部和外部数据存储器，提供了两个16位数据指针寄存器：DP0位于SFR（特殊功能寄存器）区块中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，当SFR中的位DPS=0选择DP0，而DPS=1则选择DP1。用户应该在访问相应的数据指针寄存器前初始化DPS位。电源空闲标志：电源空闲标志（POF）在特殊功能寄存器SFR中PCON的第4位，电源打开时POF置“1”，它可以由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。存储器结构：MCS-51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有64KB外部程序和数据的寻址空间。程序存储器：如果EA引脚接地（GND），全部程序均执行外部存储器。在AT89S51,假如EA接至VCC(电源正)，程序首先执行地址从0000H-0FFFH内部程序存储器，再执行地址为1000H-FFFFH的外部程序存储器。数据存储器：AT89S51的具有128字节的内部RAM，这128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可以利用间接寻址方式进行，128直接均可以设置为堆栈区空间。看门狗定时器：看门狗定时器是为了解决CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置的，它由一个14比特的计数器和看门狗复位SFR构成。外部复位时，看门狗定时器默认为关闭状态，要打开看门狗定时器，用户必须按顺序将01EH和0E1H写到WDTRST寄存器，当启动了看门狗定时器，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除硬件复位或看门狗定时器溢出复位外没有其它方法关闭看门狗定时器，当看门狗定时器溢出，将会使RST引脚输出高电平的复位脉冲。UART：通用异步通信口。定时器0和定时器1：在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关,这就是TMOD 和TCON。TMOD 和TCON 是名称,在写程序时就可以直接用这个名称来指定它们,当然也可以直接用它们的地址89H 和88H 来指定它们。TMOD 被分成两部份,T1 和T0 每部份4 位.分别用于控制T1 和T0, TCON也被分成两部份,高4 位用于定时/计数器,低4 位则用于中断。中断：中断由特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询逻辑电路等组成,包括5个中断请求源,4个用于中断控制的寄存器IE、IP、ECON 和SCON 来控制中断类弄、中断的开、关和各种中断源的优先顺序确定。晶体振荡器的选择AT89S51中有一个用语构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路如下图。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈贿赂中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡器频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF10Pf,而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF10Pf。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图所示。这种情况下，外部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的地电平持续时间应符合产品技术条件的要求。因为本系统为无线数据传输系统，为了减小外部干扰对整个系统传输性能的影响以及符合无线数据传输模块的要求。本系统单片机的晶振采用6MHZ的晶振。因为晶振频率高时，容易对传输系统进行干扰。图1-8 晶振振荡电路1.3 QwikRadio射频发射模块（Transmitter Module）无线数据传输系统的核心是无线收发控制电路我们可以采用无线数据传输模块来构成无线收发电路。在本系统中，我们采用的收发模块是QwikRadio射频发射模块和QwikRadio射频接收模块。QwikRadio射频发射模块有以下特点：支持幅移键控(ASK)/键控通断(OOK)调制方式数据传输速率可达 20Kbps可与各种超再生和超外差接收器配合使用与QwikRatio系列接收器配合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的降低系统成本待机电流极小，小于0.04uA通过改变PC端电压可调节发射功率输出消隐是保证MICRF102符合FCC等发射规定的关键天线自动调谐功能,消除了模块生产过程中的手工调谐工序.也能自动适应阻抗变化和触摸效应表1-2 射频发射模块参数表模块型号RFIC发射功率工作电流数据速率发射频率模块尺寸(mm)外围元件TX-2-F3-AMICRF102BM0dbm8mA 20Kbps315MHz22.6 X 10.216只无线数据传输发射芯片MICRF102的应用说明 概述 MICRF102 是Micrel 公司 QwikRatioTM 系列发射器（Transmitter）的成员之一，工作在 300470MHz ISM频段，适用于各种无线遥控/数传领域。它是一款真正的单片“数据入，天线出”发射器，天线调谐在芯片内部完成，无需手工调节；发射功率自动控制；高度集成，外围元件极少，应用非常简单；稳定性好，性价比优异。 MICRF102支持幅移键控（ASK ）/键控通断（OOK）调制方式，可与各种超再生和超外差接收器配合使用。数据传输速率可达20kbps。MICRF102与QwikRatioTM系列接收器配合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的缩短产品研发周期和降低系统成本。 特征 完整的单片UHF 发射器 300MHz440MHz ISM 频段 数据速率可达20kbps 自动天线调谐，无需手工调节 外围元件极少 待机电流极小，小于0.04 A FCC 认证，安全可靠应用遥控门锁（RKE/GDO ）家电遥控汽车防盗 家居安防系统无线数据链接无线传感玩具表1-3 MICRF102BM应用参数型号 工作温度范围封装形式MICRF102BM 0+858-Pin SOIC典型应用电路图1-9 典型应用电路引脚定义 图1-10 SOP-8 引脚封装表1-4 引脚功能序号 名称功能1PC功率控制输入。该脚电压通常置为0.150.35V 2VDD电源输入正端。通过去耦电容接VSS 端3VSS电源输入负端4REFOSC时钟基准输入。通过晶振接VSS，或以AC 耦合方式输入峰峰值为0.5V 的时钟信号。基准频率等于发射频率的1/325STBY待机模式控制。接VDD 为发射状态；接VSS 为待机状态6ANTM射频功率输出负端。驱动环路天线低端7ANTP射频功率输出正端。驱动环路天线高端8ASKASK （幅移键控）信号输入技术参数 极限工作条件（说明1） 最大电源电压（VDD ）+6V 输入/输出端电压Vss-0.3V V +0.3V 储存温度范围-65+150 焊接温度（焊接时间10s） +300 ESD 额定值见说明3 额定工作条件(说明2) 电源电压（VDD ）+4.75+5.5V最大电源纹波10mV PC 端电压范围(VPC)150mV350mV工作环境温度（TA ）0+85 工作频率范围300MHz470MHz特性参数 表中参数如无特别声明，均在以下条件测得4.75VVDD 5.5V，VPC=0.35V， TA=25，fREFOSC=12.1875MHz，STBYVDD 。 表1-5特性参数符号参数测试条件最小值典型值最大值单位电源IQ待机电流VSTBY0.5V ,VASKVDD-0.5V0.04AION高电平电流315MHz，见说明4610.5mA433MHz，见说明4812mAIOFF低电平电流315MHz46mA433MHz68.5mA平均工作电流315MHz，33% 占空比4.7mA433MHz，33% 占空比6.7mA射频/ 中频部分POUT射频输出功率见说明40dBmE场强(3m 处)见说明567dB80dBV/mH谐波输出，见说明10315MHz 二次谐波 三次谐波-46-45dBc433MHz 二次谐波三次谐波-50-41dBcASK 消光比4052dBc变容调节范围见说明7357pF参考振荡器部分参考振荡器输入阻抗300k 参考振荡器源电流6A参考振荡器输入电压0.20.5VPP数据/控制部分校准时间见说明8，ASK=High25ms功放待机/ 启动延迟见说明9， STBY 电压由低至高转换，晶振ESR20 6ms待机/ 发射稳定时间外部时钟输入（500mVPP ）10ms晶振，ESR20 19ms最大数据速率ASK 调制，占空比为50%20kbpsVSTBY使动电压0.75 VDDVASK 输入电平高电平0.75 VDDV低电平0.25 VDDVASK 输入电流ASK 为0V 和5V 时电流-100.110V说明： 1. 超出极限工作条件可能会损坏器件。 2. 超出额定工作条件时器件性能不能保证 3. 本产品属静电敏感器件，请采取合理的静电防护措施。不要在强静电场附近使用和贮存。 4. 工作电流和发射功率均为PC（功率控制）端控制电压的函数。提高PC 端电压可以提高发射功率，但工作电流也会增大。见图3 5. 发射功率为在50 欧等效负载电路下测得。 6. 场强为在距发射模块TX102-2A 天线3 米处测得。 7. 可变电容调节范围表征芯片在保证标称发射频率状况下天线元件离散的容忍度。 8. 芯片第一次上电或掉电时，芯片会进入校准模式自动调整天线参数。 9. 脱离待机状态后，芯片需要一段时间初始化参考时钟REFOSC 和锁相环PLL。第一个高电平应比初始化时间长，紧接着的低电平到高电平的跃变才被视为数据调制。 10.基于MICRF102 的发射模块TX102-2A 符合FCC 15.231 部分有关最高发射强度的规定。典型特性曲线图1-11a. 输出功率-控制电压图1-11b. 逻辑1 耗电流-控制电压原理与结构图1-12. MICRF102 内部结构MICRF102的基本结构如图4所示，它由以下几个功能模块组成： UHF频率合成器（1,2,3,4,5）、缓冲器（6a/b）、天线调谐器（7）、功率放大器（8）、发射功率偏置控制（9）、待机控制（10）、可变电容（11）。 频率合成器产生正交输出的射频载波，其中同向信号（I）用于驱动功放，正交信号（Q） 用于比较天线信号相位以实行天线自动调谐。 天线调谐模块检测天线端发射信号的相位，控制可变电容进行天线调谐。 功率控制单元检测天线信号，控制功放偏置电流，以校正发射功率。 内置差分可变电容作为调谐元件，保证发射频率在电源和温度变化时保持稳定。 一个PCB 环形天线，一个谐振元件和一个电阻分压网络，这就是用MICRF102 组成一个完整的遥控发射器所需的所有外围元件。应用信息 设计步骤 MICRF102 发射器设计步骤如下： 1）根据发射频率选择适当的参考振荡器。 2）设计PCB 环形天线 3）计算天线总的匹配电容 4）计算串联和并联电容。 5）设置PC 端电压来控制发射功率。 参考振荡器选择 根据发射频率计算外置参考振荡器频率。发射频率为参考振荡器频率的32 倍，即 fTX=32 fREFOSC 参考振荡器频率可由晶振或信号发生器产生。若选择晶振，则其等效串联电阻ESR应不大于20 欧姆。若用信号发生器，则其幅值应在200mV500