短距离无线传输系统设计

1、通信原理 课程设计短距离无线传输系统设计摘 要在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。PT2262是红外遥控编码器，PT2272是其接收解码器,两者常常配对使用，现已用于汽车门控、遥控门锁、门禁管理、数字通信等领域，也可用于传送数字信息。从PT2262、PT2272发射和接收的信号特征入手，利用AT89C51单片机控制，实现短距离无线传输，从而使其应用于数字通信、智能化控制等领域。关键词无线通信；PT2262/PT2272；单片机中图分类号 TN702 文献标志码 AAutomatic timing dev

2、ice designAbstract In general sense, as long as the communication and information transmission via radio waves, and the transmission distance is limited in a shorter range, is usually dozens of meters, can be referred to as the short distance wireless communication. Infrared remote control encoder i

3、s PT2262 and PT2272 as its receiver decoder, both matching use, often has been used in car door control, remote control door lock, the entrance guard management, digital communications and other fields, can also be used to transmit digital information. From PT2262 and PT2272 of the transmit and rece

4、ive signal characteristic, by using AT89C51 single chip microcomputer control, realizes the short distance wireless transmission, so that its applications in digital communications, intelligent control and other fields. Key words short distance wireless communication；PT2262/PT2272；single-chip目 录任务书1

5、摘要21. 绪 论51.1 概述51.2 短距离无线传输发展前景51.2.1 短距离无线通信技术的特征51.2.2 主流的短距离无线通信技术51.2.3短距离无线通信的应用发展情况62. 方案设计62.1 设计要求62.2 设计思路73.各模块设计83.1电源模块83.2.1单片机特点及基本结构93.2.2 AT89s52单片机103.3.1 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介113.3.2 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改123.4 74LS573模块123.5 无线模块133.5.1 无线发射模块133.5.2 无线接收模块144电路的装调和分析154.1 装

6、调的步骤和方法154.2 出现故障及处理155. 致谢15参考文献17附录18 1. 绪 论1.1 概述目前的移动通信向大宽带、高速率、大容量、多媒体的方向发展,频率资源和通信容量的之间矛盾日益突出,如何使用一种更好的无线方法建立起设备之间的信息传输,这给各种短距离无线通信技术和网络的发展提供了广阔空间。 无线通信，作为传输信息的新兴技术，已经深刻影响了人类生产、生活的各个领域，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。新进无线通信技术发展势头依旧强劲，并出现了多个技术热点。如红外通信、蓝牙、CDMA 、GSM等都已是研究者熟悉不过的话题。1.2 短距离无线传输发

7、展前景1.2.1 短距离无线通信技术的特征首先，低成本是短距离无线通信的客观要求，因为各种通信终端的产销量都很大，要提供终端间的直通能力，没有足够低的成本是很难推广的。其次，低功耗是相对其它无线通信技术而言的一个特点，这与其通信距离短这个先天特点密切相关，由于传播距离近，遇到障碍物的几率也小，发射功率普遍都很低，通常在1毫瓦量级。最后，对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于基于网络基础设施的无线通信技术。终端之间对等通信，无须网络设备进行中转，因此空中接口设计和高层协议都相对比较简单，无线资源的管理通常采用竞争的方式(如载波侦听)。1.2.2 主流的短距离无线通信技术目前几种主流的短距离无

8、线通信技术包括：高速WPAN技术；UBW高速无线通信技术，包括MB-OFDM、DS-UWB；WirelessUSB技术，WirelessUSB是一个全新无线传输标准，可提供简单、可靠的低成本无线解决方案，帮助用户实现无线功能。此外，还有低速WPAN技术和IEEE802.15.4/Zigbee，ZigBee是一种低速短距离无线通信技术。它的出发点是希望发展一种拓展性强、易建的低成本无线网络，强调低耗电、双向传输和感应功能等特色。ZigBeePHY和MAC层由IEEE802.15.4标准定义。IEEE802.15.4a是作为802.15.4的一个补充，其物理层的标准可能采用低速UWB技术。蓝牙底层

9、(PHY层和MAC层)协议的标准版本为IEEE802.15.1，大多数标准的制订工作还是由蓝牙小组(SIG)负责。RFID是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性实现对被识别物体的自动识别。RFID技术的发展得益于多项技术的综合发展，包括芯片技术、天线技术、无线技术、电磁传播技术、数据交换与编码技术等。一套典型的RFID系统由电子标签、读写器和信息处理系统组成。电子标签与读写器配合完成对被识别对象的信息采集功能；信息处理系统则根据需求承担相应的信息控制和处理工作。1.2.3短距离无线通信的应用发展情况高速WPAN，目前主要应用于连接下一代便携式消

10、费电器和通信设备。它支持各种高速率的多媒体应用、高质量声像配送、多兆字节音乐和图像文档传送等。低速WPAN，主要用于家庭、工厂与仓库的自动化控制，安全监视、保健监视、环境监视，军事行动、消防队员操作指挥，货单自动更新、库存实时跟踪以及游戏和互动式玩具等方面的低速应用。根据工作频率的不同，RFID系统大体分为中低频段和高频段两类，典型的工作频率为135kHz以下、13.56MHz、433MHz、860MHz960MHz、2.45GHz和5.8GHz等。不同频率RFID系统的工作距离不同，应用的领域也有差异。低频段的RFID技术主要应用于动物识别、工厂数据自动采集系统等领域；13.56MHz的RF

11、ID技术已相对成熟，并且大部分以IC卡的形式广泛应用于智能交通、门禁、防伪等多个领域，工作距离小于1m。较高频段的433MHzRFID技术则被美国国防部用于物流托盘追踪管理；而在RFID技术中，当前研究和推广的重点是高频段的860MHz960MHz的远距离电子标签，有效工作距离达到36m，适用于对物流、供应链的环节进行管理；2.45GHz和5.8GHzRFID技术以有源电子标签的形式应用在集装箱管理、公路收费等领域。在实际应用中，我们还要处理好短距离无线通信系统与其他系统的关系，包括与现有固定无线接入系统、现有蜂窝移动通信系统以及数字家庭网络的关系。2. 方案设计2.1 设计要求利用无线编码解

12、码模块PT2262/2272设计短距离无线数传系统，可实现在较短距离范围（15米以内）无线数传，并具有传输数据的实时显示功能（数码管显示），该设计可采用纯硬件或单片机控制两种模式。 2.2 设计思路发射部分：单片机P2口控制液晶屏，把要发射的数据送到一号单片机的P0口，用一号单片机P1口控制编码芯片PT2262，用PT2262芯片组成无线发射装置，作为发射数据。并用lcd把发送的数据显示出来。数据发射头采用315MHZ无线发射头。接收部分： PT2272模块的315MHZ无线接收其数据。其次，用PT2272芯片的四位数据输出连接二号单片机P2口作为单片机输入，单片机与lcd相连，把接收到的数据

13、显示出来。 设计方框图：LCD12864显示单片机AT89S51矩阵键盘驱动74ls373发射模块PT226发射部分方框图PT2272驱动74LS373单片机AT89S51LCD12864显示无线接收模块接收部分方框图3.各模块设计3.1电源模块在电子电路设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，而平常生活中用到的都是频率为50HZ，有效值为220V的单项交流电压，因此需要将它转换为幅值稳定，输出电流较小的直流电压。在一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。从电路结构、安装难易、成本计算等方面考虑，,这部分我们用固定输出集成电路

14、稳压电源，在稳压部分采用W7805，使得电路结构变得非常简单，不易出现混乱，并使得输出电压为+5V，供电路使用。3.2 单片机模块3.2.1单片机特点及基本结构单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。基本结构：（1）运算器运算器由运算

15、部件算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。主要有两个功能： 执行各种算术运算。 执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。（2）控制器控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有： 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位

16、置。 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。（3）主要寄存器累加器A累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。数据寄存器DR数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或

17、取（读）数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。指令寄存器IR和指令译码器ID指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。程序计数器PCPC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入PC，使它总是指

18、向下一条要执行指令的地址。地址寄存器AR地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。3.2.2 AT89C51单片机AT89C51 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C5可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时

19、器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3.3 PT2262/PT2272模块3.3.1 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理简介PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。 编码芯片PT2262发出的编码信

20、号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控

21、（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。PT2262/2272特点：CMOS工艺制造，低功耗，外部元器件少，RC振荡电阻，工作电压范围宽：2.615v ，数据最多可达6位，地址码最多可达531441种。应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。PT2262引脚排列图PT2272引脚排列图3.3.2 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端

22、PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率

23、三极管等进行负载遥控开关操纵。3.4 74HC573模块八位D 锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性)简要说明:74HC573为三态输出的八 D 透明锁存器,共有 54/74HC573 和 54/74HC573 两种线路，74HC573 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输

24、入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号：D0D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）LE 锁存允许端O0O7 输出端外部管脚图：3.5 无线模块3.5.1 无线发射模块主要技术指标：231.通讯方式：调幅AM2.工作频率：315MHZ3.频率稳定度：75KHZ4.发射功率：500MW5.静态电流：0.1UA6.发射电流：350MA7.工作电压：DC 312VDF数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在2585度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构

25、使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。DF数据模块具有较宽的工作电压范围312V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约2050米，发射功率较小，当电压5V时约100200米，当电压9V时约300500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果。DF数据模块采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信

26、号与DF发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则DF发射模块将不能正常工作。数据电平应接近DF数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。3.5.2 无线接收模块主要技术指标：1.通讯方式：调幅AM2.工作频率：315MHZ3.频率稳定度：200KHZ4.接收灵敏度：106DBM5.静态电流：5MA6.工作电流：5MA7.工作电压：DC 5V 8.输出方式：TTL电平 DF接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为105dbm，接收天线最好为2530厘米的导线，最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在

27、具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用，这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。 DF接收模块工作时一般输出的是高电平脉冲，不是直流电平，所以不能用万用表测试，调试时可用一个发光二极管串接一个3K的电阻来监测DF模块的输出状态。 DF无线数据模块和PT2262/PT2272等专用编解码芯片使用时，连接很简单只要直接连接即可，传输距离比较理想，一般能达到600米以上，如果和单片机或者微机配合使用时，会受到单片机或者微机的时钟干扰，造成传输距离明显下降，一般实用距离在200米以内.4电路的装调和分析4.1 装调的步骤和方法本次课设三人一组，各尽其能，我们分了两大

28、部分，有软件和硬件。先通过分析课题，确定设计方案，设计电路，完成仿真。接下来连接硬件电路，电源，单片机，液晶屏，PT2262，PT2272，驱动模块，复位电路，无线发射装置等等。通过测量电压，测电路通断，完善硬件设施。通过修改软件程序，进一步实现课题要求。4.2 出现故障及处理（1）在插上液晶屏时，没有显示，通过检查电路，发现有根地线接触不良，换之，正常显示。（2）液晶屏显示不清晰，通过调节滑动变阻器，使之达到最佳效果。（3）最终因为天线阻抗不匹配而致接收模块不能正常接收。5. 致谢20122013学年第二学期，学校为我们物电学院通信工程专业安排了为期三周的通信原理课程设计，在经过将近三周的努

29、力后，终于完成了我的课程设计任务。本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论与实际相结合。设计的过程中遇到过挫折和困难，当我们发现电路连接完却不能正常运行时大家都很沮丧，但我们又立刻振作起来，与别同学进行了探讨。课程设计时很累，但生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。这是我们在学习了通信原理之后理论与实践相结合的一次课程设计，是巩固理论知识和提高动手能力的一次很好的机会。我们组此次承接的课题是短距离无线数传系统。在此次课程设计过程中我们遇到了许多问题也了解了许多知识，同时我发现有很多知识都是老师曾经在课上讲过的。电路中比较难的部分就是软件程序部分，因为需发射和接

30、收液晶屏正常显示进而要反复的进行修改程序。在解决问题的过程中我意识到自己知识的不足以及团队合作的重要性，通过理论与实践的比较更让我意识到实践的重要性。我们组是三人组，我们在细致分析了任务书后，每人分得一个单元模块，大家自己设计自己的单元电路图，设计好之后是组图仿真。组图完之后就是进入实验室连接线路、装调、测试等，在此我们必须相互配合，相互团结，及时交流，完全体现我们的体现团队精神，我们经过许多次的失误后，从失败中汲取教训。这次课程设计培养我的严肃认真的工作作风和严谨的科学态度，因为我们是学工程的。养成了去图书馆查阅书籍和上网搜集资料的良好习惯，提高了自己独立分析和解决实际问题的能力，还锻炼了我

31、们的团队合作的能力。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益匪浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。对于我来说，收获最大的是自己主动去解决问题，并在试验中总结解决方法，学会去分析问题出现的原因，以及应该从哪个部分去解决，但无法出现正确结果是，需耐心的检查电路，因为大多数出问题都是因为一两根线没接或接错的问题。总体来说，通过这次课程设计学习，让我对各种电路都有了大概的了解，也

32、学会了常用绘图软件的使用，在平时的理论学习中遇到的问题都一一解决，加深了我对专业的了解，培养了我对学习的兴趣，为以后的学习打下了好的开端，我受益匪浅。同时，让我明白：这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解，才会有收获，所谓“一行胜千言”果然不假。最后，我要感谢我系安排了此次课程设计，这为我们以后的毕业设计奠定了良好的基础，并更好地复习和巩固了以前学过的理论知识。总之，本次课程设计让我们受益匪浅！参考文献1张桂云，姚建勇单片机原理与应用M 福建：科学技术出版社，2007.2彭冬明，韦友善单片机实验教程M 北京：理工大学出版社，20073张鹏，王雪梅单片机原理与应用实力教程TP 北京：海洋

33、出版社，2008.24李东阳;姚凯学基于单片机实PT2262通用编码器的软件解码J 微电子学与计算机2011年08期5安颖,王研遥控编码芯片PT2262的单片机译码模块J 计算机与数字工程2005年08期6朱勇，主控芯片AT89C51单片机的基本组成， 1821.htm,2012年5月附录附录A元器件清单名称规格数量变压器22018V2整流桥堆1电阻1k、2.7K、470R、10K10电位器10K、1K10导线若干单片机AT89C512微动开关5编码芯片PT22621译码芯片PT22711缓冲芯片74HC5732无线发射模块1无线接收模块1拨码开关4位2编码开关8位2LED10二极管IN414

34、8、IN400710晶振12M4排阻10K2陶瓷电容30pF4电解电容10uF4面包板2附录B发射模块资料发射模块电路图发射模块实物图#include #include #define EN(X) X = 1#define DIS(X) X = 0typedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;typedef bit BOOL ; sbit LCD_RS= P26;sbit LCD_RW = P25;sbit LCD_EP = P27;sbit Key0 = P22;sbit Key1 = P23;unsigned int flag =

35、 0;unsigned int Counter = 0;unsigned char DATA3 = 0 , 0 , 0 ;unsigned char dat = 0; BYTE code dis1 = Enter your code:;void delay_ms(BYTE );BOOL LCD_Busy(void );void LCD_CMD(BYTE );void LCD_Postion(BYTE );void LCD_DATA(BYTE );void Key_Scan(void );void LCD_INIT(void );void Bit_TO_Byte(void );void main

36、(void )BYTE i;LCD_INIT();/初始化LCD模块LCD_Postion(0);i = 0;while(dis1i != 0)LCD_DATA(dis1i);i+;LCD_Postion( 0x40 + 5 );i = 0;LCD_CMD(0x0f);while(1)Key_Scan();Bit_TO_Byte();void delay_ms(BYTE ms)/ 延时子程序BYTE i;while(ms-)for(i = 0; i= 3 )Counter = 0;void LCD_INIT(void ) /LCD初始化设定LCD_CMD(0x38);delay_ms(1);LCD_CMD(0x0c);delay_ms(