【正文】 的領(lǐng)域之一。無(wú)線(xiàn)通信涉及的技術(shù)內(nèi)容廣泛，不僅各種不同類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，無(wú)線(xiàn)通信的基礎(chǔ)技術(shù)也在不斷的發(fā)展變化。無(wú)線(xiàn)通信包括很多系統(tǒng)，例如：移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)遙控、無(wú)線(xiàn)檢測(cè)、射頻識(shí)別、移動(dòng)計(jì)算、無(wú)線(xiàn)定位等系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信的基礎(chǔ)是電磁波傳播理論。市場(chǎng)應(yīng)用需求的迅速發(fā)展是推動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信快速發(fā)展的重要原因。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已成為當(dāng)今通信業(yè)、信息業(yè)的熱點(diǎn)，其不僅在數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)方面不斷發(fā)展，而且還廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)遙控、報(bào)警、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、軍事通信等范圍，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值日益顯著。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，功耗較低，價(jià)格低廉，可靠性高，控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的演進(jìn)，單片機(jī)的性能仍在快速提高。單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，而且可以預(yù)期，隨著單片機(jī)性能的進(jìn)一步提高，其應(yīng)用將更趨于廣泛 1]。 當(dāng)今世界計(jì)算機(jī)、通信和無(wú)線(xiàn)技術(shù)快速發(fā)展，逐步融合，在傳統(tǒng)有線(xiàn)通信技術(shù)基礎(chǔ)上，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡钥焖俚陌l(fā)展，其方便、快捷、可移動(dòng)和安全方面的性能，廣泛被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、電氣自動(dòng)化、汽車(chē)電子和遙控玩具等領(lǐng)域 [2]。 由于無(wú)線(xiàn)通信的快捷智能以及單片機(jī)性能功效，在很多特殊的應(yīng)用方向，單片機(jī)之間的通信越來(lái)越趨近無(wú)線(xiàn)傳輸，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與單片機(jī)相結(jié)合能夠設(shè)計(jì)出許多實(shí)用的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。目前，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣：遙控遙測(cè)、無(wú)線(xiàn)抄表、門(mén)禁系統(tǒng)、身份識(shí)別、非接觸 RF 智能卡、無(wú)線(xiàn)標(biāo)簽、安全防火系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、機(jī)器人控制等。凡是布線(xiàn)繁雜或不允許布線(xiàn)的場(chǎng)合都希望能通過(guò)無(wú)線(xiàn)方案來(lái)解決。為此,需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射了一款基于無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是 指 從 傳 感 器 和 其 它 待 測(cè) 設(shè) 備 等 模 擬 和 數(shù) 字 被 測(cè) 單 元 中 自 動(dòng) 采 集信 息 的 系 統(tǒng) 。 一 般 由 傳 感 器 單 元 和 中 心 控 制 器 組 成 ， 由 傳 感 器 單 元 組 成 的 數(shù) 據(jù) 采 集 終端 完 成 對(duì) 所 需 數(shù) 據(jù) 的 采 集 ， 中 心 控 制 器 處 理 所 采 集 的 數(shù) 據(jù) ， 數(shù) 據(jù) 采 集 終 端 和 中 心 控 制器 之 間 可 采 用 傳 統(tǒng) 的 有 線(xiàn) 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 如 RS232 和 RS485， 也 可 采 用 較 為 流 行 的 無(wú) 線(xiàn)傳 輸 。 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 廣 泛 應(yīng) 用 于 日 常 生 活 、 物 聯(lián) 網(wǎng) 和 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù)的 采 集 、 處 理 和 控 制 ， 因 此 對(duì) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 研 究 有 重 要 的 意 義 。 常 見(jiàn) 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系統(tǒng) 有 電 壓 數(shù) 據(jù) 采 集 、 電 流 數(shù) 據(jù) 采 集 、 溫 度 數(shù) 據(jù) 采 集 、 濕 度 數(shù) 據(jù) 采 集 、 壓 力 數(shù) 據(jù) 采 集 等 。系 統(tǒng) 以 溫 度 數(shù) 據(jù) 采 集 為 例 ， 設(shè) 計(jì) 完 成 遠(yuǎn) 程 溫 度 數(shù) 據(jù) 的 采 集 ， 中 心 控 制 器 采 用MSP430F1161， 并 介 紹 了 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 步 頻芯片工作,完成可靠穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信。基于達(dá)成以上要求本人設(shè)計(jì)了一款基于無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是 指 從 傳 感 器 和 其 它 待 測(cè) 設(shè) 備 等 模 擬 和 數(shù) 字 被 測(cè) 單 元 中 自 動(dòng) 采 集 信 息的 系 統(tǒng) 。 一 般 由 傳 感 器 單 元 和 中 心 控 制 器 組 成 ， 由 傳 感 器 單 元 組 成 的 數(shù) 據(jù) 采 集 終 端 完江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2成 對(duì) 所 需 數(shù) 據(jù) 的 采 集 ， 中 心 控 制 器 處 理 所 采 集 的 數(shù) 據(jù) ， 數(shù) 據(jù) 采 集 終 端 和 中 心 控 制 器之 間 可 采 用 傳 統(tǒng) 的 有 線(xiàn) 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 如 RS232 和 RS485， 也 可 采 用 較 為 流 行 的 無(wú) 線(xiàn) 傳輸 。 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 廣 泛 應(yīng) 用 于 日 常 生 活 、 物 聯(lián) 網(wǎng) 和 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù) 的采 集 、 處 理 和 控 制 ， 因 此 對(duì) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 研 究 有 重 要 的 意 義 。 常 見(jiàn) 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng)有 電 壓 數(shù) 據(jù) 采 集 、 電 流 數(shù) 據(jù) 采 集 、 溫 度 數(shù) 據(jù) 采 集 、 濕 度 數(shù) 據(jù) 采 集 、 壓 力 數(shù) 據(jù) 采 集 等 。系 統(tǒng) 以 溫 度 數(shù) 據(jù) 采 集 為 例 ， 設(shè) 計(jì) 完 成 遠(yuǎn) 程 溫 度 數(shù) 據(jù) 的 采 集 ， 中 心 控 制 器 采 用MSP430F1161， 并 介 紹 了 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 步 驟 和 設(shè) 計(jì) 方 法 。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性好，開(kāi)發(fā)較為容易，廣大工程技術(shù)人員通過(guò)學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)的知識(shí)后，也能依靠自己的力量開(kāi)發(fā)所需要的單片機(jī)系統(tǒng)。因此，單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器等各個(gè)方面 [1]。 隨著計(jì)算機(jī)、通信和無(wú)線(xiàn)技術(shù)的逐步融合，在傳統(tǒng)有線(xiàn)通信的基礎(chǔ)上，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡钥焖侔l(fā)展，它具有方便、快捷、可移動(dòng)性和安全性，因此廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子、遙控玩具、環(huán)境監(jiān)測(cè)和電氣自動(dòng)化等領(lǐng)域 [2]。正是基于無(wú)線(xiàn)通信的方便快捷和單片機(jī)的極高的性?xún)r(jià)比，在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，單片機(jī)之間的通信不再采用有線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信，而是采用無(wú)線(xiàn)傳輸，應(yīng)用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與單片機(jī)結(jié)合可以設(shè)計(jì)出許多實(shí)用的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。無(wú) 線(xiàn) 通 信 是 利 用 電 磁 波 信 號(hào) 可 以 在 自 由 空 間 中 傳 播 的 特 性 進(jìn) 行 信 息 交 換 的 一 種 通 信 方式 。 在 通 信 信 息 領(lǐng) 域 中 ， 發(fā) 展 速 度 最 快 、 應(yīng) 用 范 圍 最 廣 的 就 是 無(wú) 線(xiàn) 通 信 技 術(shù) 。 由 于ISM 頻 段 使 用 范 圍 不 受 嚴(yán) 格 的 限 制 ， 使 得 這 些 頻 段 在 此 范 圍 內(nèi) 得 到 較 大 發(fā) 展 ， 各 種 實(shí) 用的 無(wú) 線(xiàn) 收 發(fā) 模 塊 應(yīng) 運(yùn) 而 生 。 在 小 型 無(wú) 線(xiàn) 數(shù) 據(jù) 終 端 、 無(wú) 線(xiàn) 遙 控 系 統(tǒng) 、 非 接 觸 RF 智 能 卡 、數(shù) 字 圖 像 傳 輸 、 車(chē) 輛 監(jiān) 控 、 無(wú) 線(xiàn) 485/422 數(shù) 據(jù) 通 信 、 無(wú) 線(xiàn) 232 數(shù) 據(jù) 通 信 、 遙 控 、 遙 測(cè) 、小 型 無(wú) 線(xiàn) 網(wǎng) 絡(luò) 、 無(wú) 線(xiàn) 抄 表 、 生 物 信 號(hào) 采 集 、 、 門(mén) 禁 系 統(tǒng) 、 小 區(qū) 傳 呼 、 無(wú) 線(xiàn) 標(biāo) 簽 、 身 份 識(shí)別 、 安 全 防 火 系 統(tǒng) 數(shù) 字 音 頻 、 水 文 氣 象 監(jiān) 控 、 機(jī) 器 人 控 制 、 工 業(yè) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 等 領(lǐng) 域 中無(wú) 線(xiàn) 通 信 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。溫度數(shù)據(jù)采集廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，通常情況下使用溫度計(jì)來(lái)采集溫度，通過(guò)人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，在某些行業(yè)中對(duì)溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的可靠進(jìn)行造成影響，甚至有可能影響操作人員的安全。為了避免這些問(wèn)題，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測(cè)量及控制設(shè)備對(duì)系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制。系統(tǒng)采用 MSP430 單片機(jī)和數(shù)字溫度傳感器 TMP121 實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線(xiàn)通信方式，測(cè)量精度高，低功耗，操作簡(jiǎn)單，方便快捷，可運(yùn)行性強(qiáng)，價(jià)格低廉，特別適用于生活、醫(yī)療和工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制?；?MSP430F1611 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)3第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論述 概述 對(duì)于系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，無(wú)論是硬件電路，還是控制程序，都是采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。所 謂 的 模 塊 化 設(shè) 計(jì) ， 簡(jiǎn) 單 地 說(shuō) 就 是 將 產(chǎn) 品 的 某 些 要 素 組 合 在 一 起 ， 構(gòu) 成 一 個(gè) 具 有 特 定 功能 的 子 系 統(tǒng) ， 將 這 個(gè) 子 系 統(tǒng) 作 為 通 用 性 的 模 塊 與 其 他 產(chǎn) 品 要 素 進(jìn) 行 多 種 組 合 ， 構(gòu) 成 新 的系 統(tǒng) 。 系 統(tǒng) 硬 件 電 路 包 括 主 站 和 從 站 兩 個(gè) 單 元 ， 主 站 和 從 站 又 由 各 個(gè) 相 互 獨(dú) 立 的 模 塊 組 成 。主 站 包 括 主 控 制 器 、 顯 示 模 塊 、 輸 入 模 塊 和 無(wú) 線(xiàn) 收 發(fā) 模 塊 。 從 站 包 括 主 控 制 器 、 溫 度 采集 模 塊 、 顯 示 模 塊 、 報(bào) 警 電 路 、 輸 入 模 塊 和 無(wú) 線(xiàn) 收 發(fā) 模 塊 。 系 統(tǒng) 控 制 程 序 包 括 主 站 和 從 站 兩 部 分 。 主 站 主 程 序 包 括 發(fā) 送 、 接 收 數(shù) 據(jù) 處 理 以 及 中斷 接 收 三 個(gè) 函 數(shù) 。 從 站 主 程 序 包 括 溫 度 轉(zhuǎn) 換 ， 按 鍵 設(shè) 定 ， 顯 示 ， 發(fā) 送 和 中 斷 接 收 等 函 數(shù) 。 采 用 模 塊 化 的 設(shè) 計(jì) 方 法 對(duì) 系 統(tǒng) 先 分 析 后 綜 合 ， 先 設(shè) 計(jì) 小 模 塊 ， 后 綜 合 為 系 統(tǒng) ， 實(shí) 現(xiàn)系 統(tǒng) 所 要 求 的 功 能 。 按 照 這 一 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 使 得 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 思 路 清 晰 ， 由 易 到 難 ， 由 簡(jiǎn) 單 到復(fù) 雜 ， 大 大 提 高 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 效 率 。 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信模塊基本工作原理此次方案設(shè)計(jì)使用的元器件主要有兩種分別是單片機(jī)和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，使用單片機(jī)控制無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，單片機(jī)準(zhǔn)備采用低功耗的 MSP430 系列的單片機(jī)，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊準(zhǔn)備用性?xún)r(jià)比比較高的 nRF24L01。本系統(tǒng)通過(guò)利用無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行的無(wú)線(xiàn)通信傳輸，圖 通過(guò)用單片機(jī)控制無(wú)線(xiàn)傳輸模塊 1 進(jìn)行發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)，然后用單片機(jī)控制無(wú)線(xiàn)傳輸模塊 2 接收無(wú)線(xiàn)傳輸模塊 1 所發(fā)出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) 1 對(duì) 1 的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸。圖 所示的是通過(guò)單片機(jī)控制 3 個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊進(jìn)行相互的無(wú)線(xiàn)傳輸。單片機(jī) 無(wú)線(xiàn) 傳輸 模塊 1 無(wú)線(xiàn) 傳輸 模塊 2 單片機(jī) 圖 1 對(duì) 1 無(wú)線(xiàn)傳輸原理框圖江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4圖 1 對(duì) 1 無(wú)線(xiàn)傳輸原理框圖單片機(jī) 無(wú)線(xiàn) 傳輸 模塊 3 圖 3 模塊間相互無(wú)線(xiàn)傳輸原理框圖 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的選擇方案一：采用 nRF24L01本系統(tǒng)采用 nRF24L01 芯片作為無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的核心器件，其工作電壓范圍在～ V 之間，有多達(dá) 125 個(gè)頻道可供選擇。nRF24L01 是一款工作在 ～ 的世界通用 ISM 頻段的單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器芯片?？赏ㄟ^(guò) SPI 寫(xiě)入數(shù)據(jù)，最高