基于单片机无线数据收发系统毕业论文

伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积国外最新推出的单片无线收发一体芯片，它在一个20脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，并且外围元件少，便于设计生产，功耗极低，集成度高，是目前集成度较高的无线数传产品，它为低速率低成本的无线技术提出了解决方案。2.1系统组成无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF401进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理如图2-1所示：按键按键液晶显示屏单片机系无线收发器图2-1无线数据收发系统原理图2.2实现过程 VDD23456789(PA)、低噪声接收放大器(LNA),晶体振荡器(0SC),锁相环(PLL),压控振荡器po6ji术，频率稳定性好；最大发射功率达+10dBm,数据速率可达20kb/s;具有2个信号3.2FSK调制3J₁J₁振荡器倒相f₂二进信息相加图3-3频率键控法原理框图以二进制数字频率调制为例，当数字信号为“1”时，正脉冲是控制门1接通，门2断开，输出频率f1;数字信号为“0”时，门1断开，门2接通，输出频率f2。如果产生f1,f2的两个震荡器是互相独立的，则输出2FSK信号的相位是不连续的。震荡器的频率f1,f2可以直接是所需的载频，也可以是低频范围通过混频、倍频方式搬移到载频范围。3.2.2FSK信号波形图已调信号的时域表达式为图3-42FSK信号的波形nRF401有3种工作模式：接收模式(RX)、发射模式(TX)和等待模式(Standby)。工作模式可由2个引脚设定，分别是TXEN和PWR_UP。因此通过单片机控制nRF401的工作模式，使其在接收、发射、等待任一种状态之间转换。(1)TX→RX之间的切换当从RX→TX模式时，数据输入脚(DIN)必须保持为高至少1ms才能发送数据，时序如图3-5(a)。当从TX→RX模式时，数据输出脚(DOUT)至少3ms以后有数据输出，如图3-5(b)。DIN公2X公公2X(2)Standby→RX、Standby→TX从待机模式到接收模式，当PWR_UP输入设成1时，经过tsr时间后，DOUT脚输Z2公公A4图3-6Standby→RX、Standby→TX的时序图(3)PowerUp→TX、PowerUp→RX的切换从上电到接收模式过程中，芯片将不会接收数据，DOUT也不会有数据输出，直到电压稳定达到2.7V以上，并且至少保持5ms。3.4应用电路设计nRF401无线收发芯片的应用电路，如图3-8所示：(1)输入输出(3)VCO电感(4)晶振电路晶体振荡器需要外接晶振，晶振的特性要求是：并联谐振频率f=电容C₀<5pF,晶振等效串联电阻Rgs<150Q,全部负载电容，包括印制板电容C₁<14pF。负载电容C如下式所示：(5)RF输出功率3.4.2印刷电路板设计(1)nRF401电路的PCB板设计过程利用ProtelDXP软件设计制作nRF401无线收发电路部分，按本论文中的图3-8①在ProtelDXP软件中按照设计电路制作连接电路，并封装电路。制作PCB板，后调整整个电路板，将其实现3D功能。②查看模拟的PCB板后，实现制作0。首先生成报表和网络表，设置电路图中已有的仿真模型的器件。在ProtelDXP再进行对电路板1:1的打印。最后，将加工成形的PCB电路板打孔，并焊接元器件，实现nRF401应用电路，R画图3-9应用电路印制电路板图4控制部分原理4.1AT89S52功能介绍(1)中央处理器(2)程序存储器Vss与寄存企W图4-1内部结构框图(4)并行输入输出口(5)串行输入输出口(6)定时/计数器AT89S52有三个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定(7)中断系统4.1.2引脚功能 p1.0pl.1p1.2pl3pl.4pl3pl6p1.74567895(1)电源和晶振P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INTO(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4TO(计时器0外部输入)P3.5T1(计时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)(3)4根控制线4.2串口通信 8位数据位(低位在前),1位停止位。当SMO=0,SM1=1时，串行口选择方式1。其 图4-3帧格式图①SMO、SM1:串行口工作方式选择位。②SM2:多机通信选择位。③REN:串行口允许接收位。‘1’时允许接收，‘0’时禁止接收。④TI:串行口发送中断标志位。在方式1中，于发送停止位之前，由硬件置位。因此TI=1,表示帧发送结束。⑤RI:串行口接收中断标志位。在方式1中，当接收到停止位时，该位由硬件置位。RI=1,表示帧接收结束。(2)串行数据缓冲器(SBUF)串行数据缓冲器SBUF的地址为99H,用来存放需发送和接收的数据，它由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器，它们占用同一地址 (99H)。当执行写SBUF指令时，数据写入到串行口发送缓冲器中，读SBUF就是读串行口接收缓冲器。(3)电源控制寄存器(PCON)PCON的地址为87H,该寄存器的最高位(SMOD)是串行口波特率的倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复位时，SMOD=0。(4)中断允许寄存器(IE)行中断。4.2.3数据发送与接收(1)数据发送在不发送数据时，TXD端保持高电平。当执行写SBUF的指令时，便启动一次发送过程；发送数据时，先发送一个起始位，该位通知接收端开始接收，也使发送和接收过程同步。接下来发送8位数据，先发送低位，最后发送的是高电平的停止位。(2)数据接收REN=1,CPU允许串行口接收数据，接收数据开始于检测到RXD(P3.0)端发生一个“1”到“O”的跳变。先接收起始位，然后依次将采样RXD端并将数据移入移位寄存器中。若满足条件RI=0且SM2=0或接收到停止位，则将前8位数据送入SBUF并置位RI;如果上述条件不满足，则数据丢失。(3)波特率的设定串口方式1的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率决定：溢出率为溢出周期的倒数，假定计数初值为X,则计数溢出周期为其中，fosc为晶振频率。则波特率计算公式为：由波特率算出计数初值，以便进行定时器的初始化。初值X确定如下：5显示部分HY-12864¹²是使用HD61202作为列驱动器，同时使用HD61203作为行驱动器的液提供电源就能产生行驱动信号和各种同步信号，比较简单，所以不做介绍。HD61202是一种带有列驱动输出的液晶显示控制器，它可与行驱动器HD61203配合使用，组成液晶显示驱动控制系统。5.1HD61202功能简介5.1.1特点(1)内藏64×64=4096位显示RAM,RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮、暗状(2)HD61202是列驱动器，具有64路列驱动输出；(3)HD61202的占空比为1/32--1/64。5.1.2引脚功能CS1,CS2:芯片片选端，CS1和CSE:读写使能信号，在E下降沿，数据被锁存(写)入HD61202;在E高电平期间，数据被读出；R/W:读写选择信号，R/W=1为读选通，R/W=0为写选通；RS:数据、指令选择信号，RS=1为数据操作，RS=0为写指令或读状态；RST:复位信号，复位信号有效时，关闭液晶显示，使显示起始行为0,RST可跟MPU相连，由MPU控制；也可直接接VDD,使之不起作用。(1)显示开/关指令0000ll11l(2)显示起始行(ROW)设置指令11显示起始行(0-63)(3)页(RAGE)设置指令10111页号(0-7)(4)地址(YAddress)设置指令01显示列地址(0-63)(5)状态指令00000-正常状态0-显示打开0-正常状态(6)数据指令01(7)读数据指令115.3显示电路6软件设计6.1主程序流程图N判断是否有Y判断是否接YYNN6.2液晶显示子程序流程图对HY-12864初始化延时1msY获得显示RAM地址延时1ms图6-2液晶显示子程序流程图6.3数据收发子程序流程图单片机AT89S52控制nRF401的收发状态、完成编解码等工作。nRF401芯片常工作模式”和“工作频道为通道1”。单片机AT89S52控制nRF401,使其一直为接脚，使nRF