基于51單片機的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)設計(帶電路圖和代碼)

1、 引言伴隨著短距離、低功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術的成熟，無線數(shù)據(jù)傳輸被越來越多地應用到新的領域。與有線通信方式相比，無線通信以其不需鋪設明線，使用便捷等一系列優(yōu)點，在現(xiàn)代通信領域占重要地位。但以往的無線產(chǎn)品存在范圍和方向上的局限。例如，一些無線產(chǎn)品在使用時，無法將信息反饋給控制者；還有一些無線產(chǎn)品不能很好地顯示參數(shù)或狀態(tài)信息，如果能在系統(tǒng)中增加一塊小型液晶顯示電路，產(chǎn)品不僅能向用戶顯示其狀態(tài)或狀態(tài)的改變，而且可以大大降低成本。正如人們所發(fā)現(xiàn)的，只要建立雙向無線通信-雙工通信并且選擇成本低的收發(fā)芯片，就會出現(xiàn)許多新應用。本次設計主要是利用無線收發(fā)電路，加上單片機控制與液晶顯示制成一套完整的數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)

2、?？紤]到目前市場上的一些需求，設計的主要要求是方案成本低，體積小，低功耗，集成度高，盡量無需調外部元件，傳輸時間短，接口簡單。nRF401是國外最新推出的單片無線收發(fā)一體芯片，它在一個20腳的芯片中包括了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調制、多頻道切換等功能，并且外圍元件少，便于設計生產(chǎn)，功耗極低，集成度高，是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品，它為低速率低成本的無線技術提出了解決方案。無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)組成無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有點對點，點對多點和多點對多點三種。本系統(tǒng)由于實際應用的需要，接收器和數(shù)據(jù)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通過nRF401進行，構成點對點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。整個系統(tǒng)中，兩數(shù)據(jù)終端之間的

3、無線通信采用433MHz的頻段作為載波頻率，收發(fā)通過串口通信。無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)可以分為無線收發(fā)控制電路、單片機控制電路、顯示電路和按鍵電路四部分組成，系統(tǒng)原理如圖2-1所示：圖2-1無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)原理圖實現(xiàn)過程當我們需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，使用按鍵來輸入所需發(fā)送的信息。按鍵與單片機AT89S52的P3.2-P3.5口相接，單片機的P1.0口控制信息的發(fā)送與接收，并且TXD端與收發(fā)器輸入端相連，通過TXD將數(shù)據(jù)傳入收發(fā)器，收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，通過FSK調制，將信號發(fā)送出去；接收端的收發(fā)器通過解調，將載波信號轉換為數(shù)字信號,完成信息傳輸過程；收發(fā)器的輸出端通過RXD端將數(shù)字信號輸入到單片機；單片機將數(shù)據(jù)

4、傳送到顯示器，這樣就完成了一次數(shù)據(jù)發(fā)送與接收并顯示的過程。本系統(tǒng)采用的是半雙工傳送方式。所謂半雙工就是通信的雙方均具有發(fā)送和接收信息的能力，信道也具有雙向傳輸性能，但是，通信的任何一方都不能同時既發(fā)送信息又接收信息，即在指定的時刻，只能沿某一個方向傳送信息。所以上述實現(xiàn)過程只介紹了由一方傳送到另一方的過程，而相反方向與其原理相同。無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的電路圖見附錄3。收發(fā)部分原理與設計nRF401是一種基于短程無線通信技術的芯片。收發(fā)部分采用nRF401芯片，其引腳DIN與單片機的TXD相連，需要發(fā)射的數(shù)字信號通過DIN輸入；引腳DOUT與單片機的RXD相連，解調出來的信號經(jīng)過DOUT輸出進入單片

5、機。3.1無線收發(fā)芯片nRF401介紹3.1.1主要引腳功能120XC1XC21Q2VDDTXEN191父3VCCPWRUP18417FILT1VSS15VCO1ANT1161C6_nVCO2ANT2151A/QVSSVSS141o8QVDDVDD13io910DINFREQ1211DOUTRFPWR圖3-1nRF401引腳圖9腳及10腳分別是DIN輸入數(shù)字信號和DOUT輸出數(shù)字信號均為標準的邏輯電平信號，需要發(fā)射的數(shù)字信號通過DIN輸入，解調出來的信號經(jīng)過DOUT輸出。12腳為通道選擇，F(xiàn)REQ二“0”為通道#1(433.92MHz)，F(xiàn)REQ=“1”為通道#2(434.33MHz)。18腳

6、為電源開關，PWR_UP=“1”為工作模式，PWR_UP=“0”為待機模式。19腳TXEN：高電平允許發(fā)送數(shù)據(jù)，低電平允許接收數(shù)據(jù)。ANT1、ANT2:天線接入端。3.1.2內部結構與工作原理nRF401無線收發(fā)芯片的結構框圖如圖3-2所示：芯片內包含有發(fā)射功率放大器（PA）、低噪聲接收放大器（LNA）,晶體振蕩器（OSC）,鎖相環(huán)（PLL）,壓控振蕩器（VCO）,混頻器（MIXER）等電路PWEUPIpllh-ITANTIANT2TXENCSDIN1DEM甚10!1DOlTTdOSC圖3-2內部結構方框圖在接收模式中，RF輸入信號被低噪聲放大器（LNA）放大，經(jīng)由混頻器（MIXER）變換，這

7、個被變換的信號在送入解調器（DEM）之前被放大和濾波，經(jīng)解調器解調，解調后的數(shù)字信號在DOUT端輸出。在發(fā)射模式中，壓控振蕩器（VCO）的輸出信號是直接送入到功率放大器（PA）,DIN端輸入的數(shù)字信號被頻移鍵控后饋送到功率放大器輸出。由于采用了晶體振蕩器和PLL合成技術，頻率穩(wěn)定性極好。3.1.3特點nRF401是一個單片RF收發(fā)芯片，工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻率433MHz；具有FSK調制和解調能力，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制應用；采用PLL頻率合成技術，頻率穩(wěn)定性好；最大發(fā)射功率達+10dBm，數(shù)據(jù)速率可達20kb/s；具有2個信號通道，適合需要多信道工作的特殊場合；工作電壓在+35V

8、之間，最低工作電壓為2.7V；它還提供進一步降低電流消耗的待機模式，接收待機狀態(tài)僅為8口A；僅需外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，即可構成一個完整的射頻收發(fā)器。nRF401接收機使用頻移鍵控（FSKH周制方式，改善了噪聲環(huán)境下的系統(tǒng)性能。與幅移鍵控（ASK）方式相比，這種方式的通信范圍更廣，特別是在附近有類似設備工作的場合。FSK調制3本系統(tǒng)中的nRF401是具備FSK調制的無線收發(fā)芯片。所謂FSK調制，就是頻移鍵控，又稱數(shù)字頻率調制，是數(shù)字通信調制方式的一種，由于其方法簡單、易于實現(xiàn)、抗噪聲和抗衰落性能較強以及解調不須恢復本地載波等優(yōu)點而在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的低、中速數(shù)據(jù)傳輸中得到廣泛得應用。

9、3.2.1產(chǎn)生原理頻率鍵控法就是利用矩形脈沖序列控制的開關電路，對于兩個不同的獨立頻率源進行選通。它有兩個獨立的振蕩器，數(shù)字基帶信號控制開關，選擇不同頻率的高頻振蕩信號實現(xiàn)FSK調制。圖3-3為頻率鍵控法原理框圖。s(t)模擬調頻器e2FSK(t)(a)11r門倒相二進信息(NRZ)2振蕩器e2FSK(t)振蕩器(b)圖33頻率鍵控法原理框圖以二進制數(shù)字頻率調制為例，當數(shù)字信號為“1”時，正脈沖是控制門1接通，門2斷開，輸出頻率f1；數(shù)字信號為“0”時，門1斷開，門2接通，輸出頻率f2。如果產(chǎn)生f1,f2的兩個震蕩器是互相獨立的，則輸出2FSK信號的相位是不連續(xù)的。震蕩器的頻率f1,f2可以直

10、接是所需的載頻，也可以是低頻范圍通過混頻、倍頻方式搬移到載頻范圍。3.2.2FSK信號波形圖已調信號的時域表達式為ee2FSKAcosAcos豊t0(3.1)f1f2f2f1圖3-42FSK信號的波形3.3時序參數(shù)nRF401有3種工作模式：接收模式(RX)、發(fā)射模式(TX)和等待模式(Standby)。工作模式可由2個引腳設定，分別是TXEN和PWR_UP。因此通過單片機控制nRF401的工作模式，使其在接收、發(fā)射、等待任一種狀態(tài)之間轉換。TX分RX之間的切換當從RXtTX模式時，數(shù)據(jù)輸入腳(DIN)必須保持為高至少1ms才能發(fā)送數(shù)據(jù)，時序如圖3-5(a)。當從TXtRX模式時，數(shù)據(jù)輸出腳(

11、DOUT)至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出，如圖3-5(b)。RRXt0oTTXtxenDiNnmri5-|11-ms024(a)TXtoRX-|11-ms024(6)圖3-5TX與RX轉換的時序圖StandbyRX、StandbyTX的切換從待機模式到接收模式，當PWR_UP輸入設成1時，經(jīng)過t時間后，D0UT腳輸SR出數(shù)據(jù)才有效。對nRF401來說，t最長的時間是3ms,如圖(a)。SR從待機模式到發(fā)射模式，所需穩(wěn)定的最大時間是t，如(b)。STStd.bytoRXStd.bytoTX圖3-6StandbyRX、StandbyTX的時序圖PowerUpTX、PowerUpRX的切換從上電到發(fā)射模式

12、過程中，為了避免開機時產(chǎn)生干擾和輻射，在上電過程中TXEN的輸入腳必須保持為低，以便于頻率合成器進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。當由上電進入發(fā)射模式時，TXEN必須保持1ms以后才可以往DIN發(fā)送數(shù)據(jù)。從上電到接收模式過程中，芯片將不會接收數(shù)據(jù)，D0UT也不會有數(shù)據(jù)輸出，直到電壓穩(wěn)定達到2.7V以上，并且至少保持5ms。VDDPWR-UPTXENDIN024(amsVDDPWR-TXEn&HIG-i111ms0246圖3-7PowerUpTX、PowerUpRX時序圖3.4應用電路設計3.4.1電路組成nRF401無線收發(fā)芯片的應用電路如圖3-8所示：+3V1MX14MC5.2uFCl22pFC222pF2

13、01919ZTXENPWRUPC3820pF_C415nFnL|r2丁4.7KJQ4C6C722nFInFDN234567.XC1XC2.VDDTXEN.VCCPWR_UPFILT1VSSVCO1ANT1VCO2ANT2VSSVSSVDDVDDDINFREQDOUTRFPWR19-:DOUTnRF401111615141312FREQf100pFC103.3pFC115.6pFDr322KC8100pFDr418K圖3-8nRF401的433Mhz應用電路輸入輸出當nRF401是接收模式時，ANT1和ANT2引腳端提供射頻輸入到低噪聲放大器(LNA)；當nRF401為發(fā)射模式時，從功率放大器提

14、供射頻輸出到天線。PLL環(huán)路濾波器PLL環(huán)路濾波器，是一個單端二階濾波器，濾波器元件參數(shù)值：C3=820pF,C4=15nF，R2=4.7kQVCO電感芯片的VCO電路需要外接一個VCO電感，這個電感是非常關鍵的，需要一個高質量的片式電感，Q值大于45,最大誤差2%。晶振電路晶體振蕩器需要外接晶振，晶振的特性要求是：并聯(lián)諧振頻率f=4MHz，并聯(lián)等效電容C5pF,晶振等效串聯(lián)電阻R1500,全部負載電容，包括印制板電容C呻A堆棧指示器器程序地址寄存器pc加1寄存器，-I緩沖程序計數(shù)器二XTAL：定時與控制XTAL2HHH端口1鎖存器端口1驅動器PP1.01.7J端口3鎖存器T丿端口3驅動器PP

15、3.03.7圖4-1內部結構框圖7數(shù)據(jù)指針PTR，并行輸入輸出口AT89S52共有4組8位I/O口(PO、P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。串行輸入輸出口AT89S52內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。定時/計數(shù)器AT89S52有三個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結果對單片機進行控制。中斷系統(tǒng)AT89S52具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、三個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有兩級的優(yōu)先級別選擇。4.1.2引腳功能12345566r89-0-

16、4-2-3-415JLJ16171819-0pl.oVCCpl.lP0.0pl.2P0.1pl.3P0.2pl.4P0.3pl.5P0.4pl.6P0.5pl.7P0.6RST/VPDP0.7RXD/P3.0EA/vppTXD/P3.1ALE/PROGINT0/P3.2psenINT1/P3.3P2.7T0/P3.4P2.6WP3.5P2.5WR/P3.6P2.4RD/P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GNDP2.040393938J537J/363635353434333233029282726厶U2525242323222-圖4-2AT89S52芯片引腳圖電源和晶振VCC

17、：供電電壓。GND：接地。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。I/O口P0口P0口的字節(jié)地址為80H,位地址為80H87H。P0口既可以作為通用I/O口使用,也可以作為單片機系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。當作為輸出口使用時，由于輸出電路是漏極開路,必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。P1口P1口的字節(jié)地址為90H，位地址為90H97H。P1口只能作為通用I/O口使用。當作為輸出口使用時,已能對外提供推拉電流負載,外電路無需再接上拉電阻；當作為輸入口使用時，應先向其鎖存器寫入“1”，使輸出驅動電路的FET截止。P2口P2口的字節(jié)地址為0A0H,位地

18、址為0A0H0A7HP2口用于為系統(tǒng)提供高位地址,但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。此外，P2口也可作為通用1/O口使用。P3口P3口的字節(jié)地址為0B0H,位地址為OBOH0B7HP3口可以作為通用I/O口使用,但在實際應用中它的第二功能信號更為重要。P3口引腳的第二功能，如下所示：P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（計時器0外部輸入）P3.5T1（計時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）（3）4根控制線RST：復位信號。保持RST腳兩個機

19、器周期以上的高電平，就可以完成CPU系統(tǒng)復位操作，使系統(tǒng)的一些單元內容回到規(guī)定值。/PSEN：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部ROM時，/PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。/EA/VPP:訪問程序存儲器控制信號。當/EA信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當/EA為高電平時，則對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。ALE/PROG:地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外由于ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此也可作為外部時

20、鐘或外部定時脈沖使用。串口通信通信主要有兩種方式：并行通信和串行通信。并行通信是在傳送數(shù)據(jù)過程中每個字節(jié)的各位同時進行傳送的通信方式，而串行通信14是指每個字節(jié)的各位分別進行傳送的通信方式。4.2.1串口通信方式AT89S52串行口可設置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89S52采用串行口工作于方式1,即每幀10位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位停止位。當SM0=0，SM1=1時，串行口選擇方式1。其幀格式為：起始D0D1D2D3D4D5D6D7停止圖4-3幀格式圖4.2.2串行通信控制寄存器（1）串行控制寄存器（SCON）SCON的地址為9

21、8H，用于選擇串行口的工作方式和指示串行口的工作狀態(tài)。各位含義如下：SMO、SM1：串行口工作方式選擇位。SM2:多機通信選擇位。REN：串行口允許接收位。1時允許接收，0時禁止接收。TI：串行口發(fā)送中斷標志位。在方式1中，于發(fā)送停止位之前，由硬件置位。因此TI=1，表示幀發(fā)送結束。RI：串行口接收中斷標志位。在方式1中，當接收到停止位時，該位由硬件置位。RI=1，表示幀接收結束。串行數(shù)據(jù)緩沖器(SBUF)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF的地址為99H，用來存放需發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，它由兩個獨立的寄存器組成，一個是發(fā)送緩沖器，另一個是接收緩沖器，它們占用同一地址(99H)。當執(zhí)行寫SBUF指令時，數(shù)據(jù)寫入

22、到串行口發(fā)送緩沖器中，讀SBUF就是讀串行口接收緩沖器。電源控制寄存器(PCON)PCON的地址為87H，該寄存器的最高位(SMOD)是串行口波特率的倍增位，當SMOD=1時，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復位時，SMOD=O。中斷允許寄存器(IE)在IE中，ES位為串行中斷允許控制位。ES=O時禁止串行中斷，ES=1時允許串行中斷。4.2.3數(shù)據(jù)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)發(fā)送在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD端保持高電平。當執(zhí)行寫SBUF的指令時，便啟動一次發(fā)送過程；發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送一個起始位，該位通知接收端開始接收，也使發(fā)送和接收過程同步。接下來發(fā)送8位數(shù)據(jù)，先發(fā)送低位，最后發(fā)送的是高電平的停止位。數(shù)據(jù)接收REN=1，

23、CPU允許串行口接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)開始于檢測到RXD(P3.0)端發(fā)生一個“1”到“0”的跳變。先接收起始位，然后依次將采樣RXD端并將數(shù)據(jù)移入移位寄存器中。若滿足條件RI=0且SM2=0或接收到停止位，則將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF并置位RI；如果上述條件不滿足，則數(shù)據(jù)丟失。波特率的設定串口方式1的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率決定：波特率=竺竺殳定時器t1溢出率(4.1)32其中，SMOD為PCON寄存器最高位的值。溢出率為溢出周期的倒數(shù)，假定計數(shù)初值為X,則計數(shù)溢出周期為12(4.2)溢出周期=X(256-X)其中，fosc為晶振頻率。則波特率計算公式為：(4.3)由波特率算出計數(shù)初值

24、，以便進行定時器的初始化。初值X確定如下:(4.4)X=256-38SXX!特率D顯示部分HY-12864I12是使用HD61202作為列驅動器，同時使用HD61203作為行驅動器的液晶模塊，共有兩片HD61202和一片HD61203。由于HD61203不與MPU發(fā)生聯(lián)系，只要提供電源就能產(chǎn)生行驅動信號和各種同步信號，比較簡單，所以不做介紹。HD61202是一種帶有列驅動輸出的液晶顯示控制器，它可與行驅動器HD61203配合使用，組成液晶顯示驅動控制系統(tǒng)。HD61202功能簡介特點內藏64X64=4096位顯示RAM，RAM中每位數(shù)據(jù)對應LCD屏上一個點的亮、暗狀態(tài)；HD61202是列驅動器，

25、具有64路列驅動輸出；HD61202的占空比為1/321/64。引腳功能CS1,CS2:芯片片選端,CS1和CS2低電平選通；E：讀寫使能信號，在E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存(寫)入HD61202；在E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出；R/W:讀寫選擇信號，R/W=1為讀選通，R/W=0為寫選通；RS：數(shù)據(jù)、指令選擇信號，RS=1為數(shù)據(jù)操作，RS=0為寫指令或讀狀態(tài)；DB0-DB7：數(shù)據(jù)總線；RST：復位信號，復位信號有效時，關閉液晶顯示，使顯示起始行為0，RST可跟MPU相連，由MPU控制；也可直接接VDD,使之不起作用。HD61202的指令系統(tǒng)(1)顯示開/關指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB

26、2DB1DB00000111111/0當DBO=1時，LCD顯示RAM中的內容；DBO=0時，關閉顯示。(2)顯示起始行(ROW)設置指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示起始彳丁(0-63)該指令設置了對應液晶屏最上一行的顯示RAM的行號，有規(guī)律的改變顯示起始行，可以使LCD實現(xiàn)顯示滾屏的效果。(3)頁(RAGE)設置指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00010111頁號(0-7)顯示RAM共64行，分8頁，每頁8行。地址(YAddress)設置指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示列地址(0-63)設置了頁地

27、址和列地址，就唯一確定了顯示RAM中的一個單元，這樣MPU就可以用讀、寫指令讀出該單元中的內容或向該單元寫進一個字節(jié)數(shù)據(jù)。狀態(tài)指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0BUSY0ON/OFFREST0000該指令用來查詢HD61202的狀態(tài)，各參量含義如下：1-內部在工作0-正常狀態(tài)0-顯示打開0-正常狀態(tài)除讀狀態(tài)指令外，其它指令均不對HD61202產(chǎn)生作用。BUSYON/OFF：1-顯示關閉REST：1-復位狀態(tài)在BUSY和REST狀態(tài)時，在對HD61202操作之前要查詢BUSY狀態(tài)，以確定是否可以對HD61202進行操作。數(shù)據(jù)指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3

28、DB2DB1DB0(7)讀數(shù)據(jù)指令R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0讀顯示數(shù)據(jù)讀、寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作，列地址就自動增1，必須注意進行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。顯示電路在AT89S52的P3.6和P3.7口接入四-二輸入與非門芯片74LS00來控制顯示器的讀寫使能信號端；顯示器的8根數(shù)據(jù)總線接在AT89S52的P0口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；在顯示器的V0口接一電位器，由于液晶的對比度會隨著溫度的變化而相應變化，所以加電位器可以調節(jié)液晶的對比度。P3.0(RXD)EA/VPPP3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4

29、(T0)P3.7(RD)XTAL2P0.0(AD0)P0.KAD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7AD7)P2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)圖5-1收發(fā)系統(tǒng)顯示電路軟件設計無線數(shù)據(jù)傳輸主要由無線數(shù)據(jù)收發(fā)器、AT89S52單片機、顯示器和按鍵組成，收發(fā)器與AT89S52間用串行口通信。整個系統(tǒng)的各個部分都是服務于無線數(shù)據(jù)傳輸這個目的。所以，在整個系統(tǒng)的軟件設計中，無線數(shù)據(jù)的傳輸是最為重要的。這里使用匯編語言編寫單片機控制程序?？刂葡到y(tǒng)CPU

30、采用AT89S52單片機，nRF401芯片發(fā)射/接收模式由程序控制，當有控制發(fā)送的按鍵按下時，nRF401為發(fā)射狀態(tài)，其余的時候nRF401始終處于接收狀態(tài)。DOUT、DIN分別和單片機的RXD和TXD端相連，作為發(fā)射和接收時的數(shù)據(jù)傳輸。TXEN和P1.0端相連，由單片機的P1.0端對其發(fā)射還是接收進行程序控制。主程序流程圖當單片機上電開始執(zhí)行之后，對液晶和單片機寄存器進行初始化，同時設置串口控制字及波特率，接著進入鍵盤掃描程序和接收程序。若有某個按鍵按下，則執(zhí)行相應的鍵盤子程序；若單片機判斷接收到數(shù)據(jù)，則開始進行CRC校驗14如果數(shù)據(jù)正確就通過液晶顯示傳送的信息。主程序流程圖見圖6-1。圖6

31、-1主程序流程圖液晶顯示子程序流程圖液晶顯示模塊HY-12864內有一個忙標志位ACC.7，它反映了控制器HD61202內部運行時序狀態(tài)。當ACC.7=1時，表示內部操作正在運行，不能接受外部數(shù)據(jù)；當ACC.7=0時，表示已準備好接收，可以隨時接收單片機發(fā)來的數(shù)據(jù)和命令，這是HY-12864向單片機發(fā)出的唯一聯(lián)絡信號。液晶顯示子程序流程圖見圖6-2。圖6-2液晶顯示子程序流程圖數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖單片機AT89S52控制nRF401的收發(fā)狀態(tài)、完成編解碼等工作。nRF401芯片“PWR-UP”端接高電平，“FREQ”端接低電平，分別表示系統(tǒng)在上電后始終處于“正常工作模式”和“工作頻道為通道1”

32、。單片機AT89S52控制nRF401，使其一直為接收狀態(tài)。當按鍵4按下時,AT89S52接收到輸入的低電平信號，從腳送出高電平至P1.0腳，使nRF401進入發(fā)射狀態(tài)。數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖見圖6-3。圖6-3數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖鍵盤子程序流程圖下圖為鍵盤子程序流程圖，此流程圖的含義是：當有按鍵按下時，程序開始進行判斷是哪個按鍵按下，判斷完畢后則轉向相應的鍵處理子程序，進行字符的輸入或命令的處理，并通過按鍵4把要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行CRC校驗編碼，再把編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。有按鍵按下判斷是哪個按鍵按下1r1T1T1r按鍵1按鍵2按鍵3按鍵4將要顯示的數(shù)據(jù)移位選擇要發(fā)送的數(shù)據(jù)清零CRC校驗發(fā)送數(shù)據(jù)圖6

33、-4鍵盤子程序流程圖測試結果及分析7.1硬件電路測試本設計中將控制模塊和無線射頻模式分開設計，控制模塊通過一只單排7腳的接口控制射頻模塊，測試的步驟如下：將控制模塊和無線射頻模塊焊好，檢查確認無虛焊、粘焊；先對控制模塊上電進行測試，主要是測試控制模塊的串口能否收發(fā)數(shù)據(jù)，測試方法是將控制模塊的串口與PC機的串口通過RS232標準相連接，并將串口的程序寫到AT89S52上，然后用串口測試軟件測試，如果串口能收發(fā)數(shù)據(jù)，便可開始對無線射頻模塊進行測試；將無線收發(fā)模塊與控制模塊連接起來，上電進行測試，按照程序，上電時處于接收狀態(tài)，看是否與程序吻合；確認射頻模塊上電處于接收狀態(tài)后，可測試nRF401的第4

34、管腳是否為1.1V左右，如果是，則說明VCO電感設計合理，否則要重新設計PCB板，此外，nRF401在沒有數(shù)據(jù)接收時,仍會自動從DOUT發(fā)送隨機數(shù)據(jù)，使用萬用表進行測試時，該引腳電壓應為2.5V左右。系統(tǒng)測試7.2.1測試方法首先讓電路正常工作，把接收器放在一定的位置，將發(fā)射器從遠處逐漸靠近接收器，可測到傳送的最遠距離。在距離接收器一定的距離時，間隔一段時間就發(fā)送數(shù)據(jù)信息，可測出接收器的接收靈敏度。比較發(fā)射器和接收器的數(shù)據(jù)顯示是否相同，以測試傳輸數(shù)據(jù)的正確性。7.2.2功能測試及分析由于無線通信環(huán)境的不確定性，各種環(huán)境下的傳輸效果是不盡相同的，路徑損耗、建筑物影響、人體影響、外界干擾、多徑現(xiàn)象

35、和周圍環(huán)境的吸收等都會對傳輸?shù)木嚯x產(chǎn)生一定的影響，只能在一個給定的條件下進行測試和評估。因此，分別選擇了不同的試驗場地來進行實驗。當建筑物很多的時候，數(shù)傳模塊兩端均離地面1.5m(2.0m)高時，能夠達到的最佳通信距離為510m；接收靈敏度為23秒；當發(fā)送端發(fā)送MESSAGE時，接收端能準確顯示MESSAGE這段英文字符。在空曠場地，數(shù)傳模塊兩端均離地面1.5m高時，最遠的通信距離能夠達到50m；接收靈敏度為35秒；當發(fā)送端發(fā)送字母A時，接收端能準確顯示。但測試中的通信距離與數(shù)據(jù)手冊上的說明相差較大，原因可能源于調諧天線。在實驗中發(fā)現(xiàn)，當有人員走動或其它信號出現(xiàn)的時候，通信的距離會變得不穩(wěn)定，

36、這是由于天線是一個輻射器件，任何環(huán)境的改變都會影響天線的性能。測試中還發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場即使沒有任何發(fā)送器，在nRF401的DOUT引腳上也會觀察到微小的連續(xù)數(shù)字“噪聲”。后來通過研究發(fā)現(xiàn)，當接收器打開時，環(huán)境中的任何信號（數(shù)據(jù)或噪聲）都會被天線捕捉到并被解調。這就是所看到的系統(tǒng)中沒有工作的發(fā)送器卻存在“噪聲”的原因。通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試，該系統(tǒng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)正確、可靠，各元件工作正常。在硬件連接正確的基礎上，利用nRF401進行串行數(shù)據(jù)接收及發(fā)送，收到了較好效果。結論此次設計將應用于無線通信領域，并且針對當前市場上無線產(chǎn)品的不足進行了改進。本文根據(jù)nRF401的特點，提出了一種將其應用無線

37、數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。此方案采用了較完善的軟硬件設計和抗干擾措施，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，是一種較好的設計思路，具有通用性，便于投入實際應用。并且只要稍作改動就可以應用到小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、自動讀表、警報和安全系統(tǒng)、無線鍵盤、無線操縱桿、家庭自動化、遙測和玩具等其他一些短距離無線通信領域，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸，具有較好的市場應用價值。參考文獻1黃智偉.無線數(shù)字收發(fā)電路設計，第2版，電子工業(yè)出版社，2004年，253-269.2WUXunwei，HANGGuoqiang.LowpowerDCcircuitsemployingACpowersupply，SCIENCEINCHINA

38、(INFORMATIONSCIENCES)，2002，Vol.45No.3，232.苗長云，沈保鎖，竇晉江等.現(xiàn)代通信原理，第1版，電子工業(yè)出版社，2005年，174-177.BehrouzForouzan.IntroductiontoDataCommunicationsandNetworking，F(xiàn)irstEdition，mechanicindustrybookconcern，1999，121-125.KavehPahlavan.NordicnRF401ProductSpecification，Nordiccorporation，2000，36.NigelBrooke.串行數(shù)據(jù)標準的選擇與使

39、用，電子產(chǎn)品世界,2000年，10月，31-32.RichardG.lyons.UnderstandingDigitalSignalProcessing，BradfordUniversity,2001，36-37.Tugal.D.A,Tugal.0.DataTransmission-analysisDesignApplicationsFlorence，Italy，2004，32.趙景波，劉金輝，榮盤祥等.ProtelDXP基礎與實例培訓教程，第1版，中國電力出版社，2005年，119-144.臧鐵鋼，唐才峰，陳學鋒等.ProtelDXP電路設計與應用，第1版，中國鐵道出版社，2004年，172

40、-179.劉立楓，趙民建.信號接收機，中國無線電電子學文摘，2005年，31期，45-47.周仕鳳.用MCS-51做LCD接口實驗，電子世界，2002年，第8期，37.李廣第，朱月秀，王秀山等.單片機基礎，第2版，北京航空航天大學出版社，2001年，40-70.楊振江，杜鐵軍，李群等.流行單片機實用子程序及應用實例，第1版，西安電子科技大學出版社，2002年，102-115.張俊謨.MCS-51和80C51系列單片機，電子世界，2001年，第8期，30.蔡瑩.液晶技術與電子紙，電子產(chǎn)品世界，2003年，11上半月，38-40.康華光，鄒壽彬.電子技術基礎，第1版，高等教育出版社，2002年，1

41、91-197.黃智偉，王彥，陳文光等.全國大學生電子設計競賽訓練教程，第1版，電子工業(yè)出版社，2004年，73-80.致謝四年大學的學習已經(jīng)接近尾聲，這次畢業(yè)設計不僅使我將所學的知識都融合在一起，還給了我一次鍛煉動手能力的機會，并且在指導教師的幫助下，使我的專業(yè)水平有了很大的提高。在畢業(yè)設計即將結束之際，我要感謝我的指導老師。他不辭辛苦，經(jīng)常利用自己的休息時間幫助我。當我有不明白的問題時，老師們會耐心地給我講解，并在學習和科研方面給了我大量的指導，為我提供了良好的科研環(huán)境，不僅讓我學到了知識，掌握了科研的方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。老師們言傳身教、循循善誘，使我學到了作為一名大學生應該具備的

42、那種踏實勤懇、一絲不茍、求真務實的優(yōu)良品質和嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度。在本論文的撰寫過程中，老師從選題直至成稿一直給予我重要的指導和幫助，為我解開了無數(shù)的困惑，提供了很多關鍵性的建議。在課題的設計中，我對各種編程方法都有了更進一步的了解，拓寬了知識面,開闊了眼界，提高了對知識的綜合應用能力，增強了學習知識的興趣。在內容的研究中，他們在技術上給予了我極大的幫助，并且在論文的最后評閱過程中，也給我提出了非常有價值的意見，使我受益匪淺。在此祝愿老師們身體健康，全家幸福。最后，我要再一次感謝所有在此期間幫助過我的人，我衷心的祝福你們！附錄1：程序COMEQU34H;指令寄存器DATEQU35H;數(shù)據(jù)寄存器CWA

43、DD1EQU8400H;寫指令代碼地址（左）CRADD1EQU8600H;讀狀態(tài)字地址（左）DWADD1EQU8500H;寫顯示數(shù)據(jù)地址（左）DRADD1EQU8700H;讀顯示數(shù)據(jù)地址（左）CWADD2EQU8800H;寫指令代碼地址（右）CRADD2EQU8A00H;讀狀態(tài)字地址（右）DWADD2EQU8900H;寫顯示數(shù)據(jù)地址（右）DRADD2EQU8B00H;讀顯示數(shù)據(jù)地址（右）RELIEEQU36H;在漢字中保存列其始值COLUMNEQU30H;列地址寄存器（0-127）CLRP1.0 MN2XIA1:INC41HMOV47H,41HMOV45H,#87HMOV46H,48HMOVR

44、0,42HMOVR0,41HLCALLSONGXIANQQ:AJMPANJIANMN2:MOVR0,#12HMOVR1,#50HMOVA,#00HCHUFAN1:MOVR1,AINCR1DJNZR0,CHUFAN1LCALLQINGPINGMOV41H,#20HMOV42H,#50HMOV48H,#00HAJMPANJIANMN3:CLREAMOVTMOD,#20HMOVTL1,#0F3HMOVTH1,#0F3HMOVIE,#00HSETBTR1MOVPCON,#00HMOVSCON,#40HSETBP1.0LCALLDELAYMOVR7,#2FHMN33:LCALLCHUANSONGDJNZ

45、R7,MN33;SETBEAAJMPANJIANDELAY:MOVR7,#01HD11:MOVR6,#01HD21:MOVR5,#03FHDJNZR5,$DJNZR6,D21DJNZR7,D11RETDELAY1:MOVR7,#20HD112:MOVR6,#0AHD212:MOVR5,#0FFHDJNZR5,$DJNZR6,D212DJNZR7,D112RETQINGPING:MOVDPTR,#CCTAB7MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#06HMOVCOLUMN,#00H;清除MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB7MOV

46、ZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#06HMOVCOLUMN,#10H;清除MOVCODER,#00HCCW_PRLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVDPTR,#CCTAB7ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#06HCOLUMN,#20HCODER,#00HCCW_PRDPTR,#CCTAB7ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#06HCOLUMN,#30HCOD

47、ER,#00HCCW_PRDPTR,#CCTAB7ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#06HCOLUMN,#40HCODER,#00HCCW_PRDPTR,#CCTAB7ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#06HCOLUMN,#50HCODER,#00HCCW_PRDPTR,#CCTAB7ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#06HCOLUMN,#60H;清除;清除;清除;清除;清除MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB7MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#06HMOVCOLUMN,#70H;

48、清除MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRRETCHUANSONG:;SETBRS0;CLRRS1;設置寄存器組1MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#01HMOVR4,#12HMOV60H,#00HMOV61H,#00HMOVR0,#50HCRC1:MOVR5,#08HMOVA,R0INCR0CRC2:CLRCRLCAXCHA,R2RLCAXCHA,R2XCHA,R1RLCAXCHA,R1JNCCRC3MOVR6,AMOVA,R1XRLA,#80HMOVR1,AMOVA,R2XRLA,#05MOVR2,AMOVA,R6CRC3:DJNZR5,CRC2DJNZR4,C

49、RC1DJNZR3,CRC1DECR0DECR0MOVA,R1MOVR0,AMOV60H,AINCR0MOVA,R2MOVR0,A;計數(shù)器;位地址;設回寄存器組MOV61H,AMOVR0,#12HMOVR1,#50HSCAN0:MOVA,R1MOVSBUF,AWAIT:JBCTI,SCAN1AJMPWAITSCAN1:INCR1MOVR6,#34HDJNZR6,$DJNZR0,SCAN0;CLRRS0;CLRRS1MOVSCON,#50HMOVTMOD,#00100001BMOVTL1,#0F3HMOVTH1,#0F3HSETBTR1MOVPCON,#00H;SETBEASETBESSETBP

50、SRET.TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxJIESHOU:;CLRRS0;設置寄存器組1;SETBRS1SETBTR0MOVR7,#1AHCLRESCLRTF0MOVR0,#24H;計數(shù)器;可滿足16個數(shù)據(jù)MOVR1,#08H;位地址HERE:JBCTF0,SDD1JNBRI,HERESDD1:CLRRIMOVA,SBUFMOVR1,AINCR1DJNZR0,HERECLRTR0CLRTF0AJMPC

51、RCDJNZR7,HERESD1:LJMPSDCRC:MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#01HMOVR4,#12HMOVR7,#08HZHAO:MOVA,R7MOVR0,ACRCC1:MOVR5,#08HMOVA,R0INCR0CRCC2:CLRCRLCAXCHA,R2RLCAXCHA,R2XCHA,R1RLCAXCHA,R1JNCCRCC3MOVR6,AMOVA,R1XRLA,#80HMOVR1,AMOVA,R2XRLA,#05MOVR2,AMOVA,R6CRCC3:DJNZR5,CRCC2DJNZR4,CRCC1DJNZR3,CRCC1MOVA,R1JZCRCXIASJ

52、MPSD11CRCXIA:MOVA,R2JZPANDUANASD11:MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#01HMOVR4,#12HINCR7MOVA,R7CJNEA,#1BH,ZHAOSJMPSDPANDUANA:MOVA,R7MOVR1,AMOVR3,#10HMOV49H,#00HJXJ:MOVA,R1MOV47H,AMOV45H,#87HMOV46H,49HINCR1CLRCMOVA,49HADDA,#08HMOV49H,ALCALLSONGXIAN;設回寄存器組DJNZR3,JXJSD:;CLRRS0;CLRRS1SETBESRETSONGXIAN:MOVDPTR,#

53、CTABMOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,45H;6X8點陣字體,第6頁MOVCOLUMN,46H;起始列為第49列MOVCODER,47HLCALLCW_PRRET;以下字不動DDD:MOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#00H;預MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#10H;祝MOVCODER,#01HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#C

54、CTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#20H;：、MOVCODER,#02HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#30H;天MOVCODER,#03HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#40H;津MOVCODER,#04HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,D

55、PHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#50H;工MOVCODER,#05HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#60H;程MOVCODER,#06HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB1MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#00HMOVCOLUMN,#70H;師MOVCODER,#07HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB2MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#02HMOVCOLUMN,#0

56、0H;范MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB2MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#02HMOVCOLUMN,#10H;學MOVCODER,#01HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB2MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#02HMOVCOLUMN,#20H;院MOVCODER,#02HLCALLCCW_PRMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCALLMOVMOVMOVMOVMOVMOVLCA

57、LLMOVMOVMOVMOVMOVDPTR,#CCTAB2ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#02HCOLUMN,#30H;2CODER,#03HCCW_PRDPTR,#CCTAB2ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#02HCOLUMN,#40H;0CODER,#04HCCW_PRDPTR,#CCTAB2ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#02HCOLUMN,#50H;0CODER,#05HCCW_PRDPTR,#CCTAB2ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#02HCOLUMN,#60H;6CODER,#06HCCW_PRDPTR,#CCTAB

58、2ZIDI,DPLZIGAO,DPHPAGER,#02HCOLUMN,#70H;年MOVCODER,#07HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#00H;評MOVCODER,#00HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#10H;估MOVCODER,#01HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMO

59、VCOLUMN,#20H;圓MOVCODER,#02HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#30H;滿MOVCODER,#03HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#40H;成MOVCODER,#04HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#50H;功MOVCODER,#05H

60、LCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#60H;。MOVCODER,#06HLCALLCCW_PRMOVDPTR,#CCTAB3MOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#04HMOVCOLUMN,#70H;。MOVCODER,#07HLCALLCCW_PRRET;中文演示程序段MOVDPTR,#CTABMOVZIDI,DPLMOVZIGAO,DPHMOVPAGER,#84H?MOVCOLUMN,#20HMOVCODER,#1AHLCALLCW_PRRET;初始化子程