【正文】 C 1 2C A PGNDDOUTD I ND I ND O U TR 6 11 0kR 6 21 0kV C CP 0. 3P 0. 281234 567A0A1A2V s sV c cWPS C LS D AU62 4C X XX C 11VDD2V S S3F I L T 14V C O 15V C O 26V S S7VDD8D I N9DOUT10X C 220T X E N19P O W _ U P18V S S17A N T 116A N T 215V S S14VDD13CS12R F _P W R11n R F 4 0 1U1N R F 40 1Y24 .0 0 0MC 1 15 .6 P FC54 .7 u F 32 1 6C92 20 P FC38 20 P FC41 5n FC71 nFC61 00 n FC82 20 P FC 1 03 .3 P FC22 2P FC12 2P FL12 2n HGND GNDR11MR24 .7 KR32 2KR41 8KGNDGNDGND GNDGND GND GNDGNDGNDV C CT X E NP O W _ U PCSD I NDOUT1234567J1C O N 7P O W _ U PD I ND I ND O U TD O U TCST X E NV C CGND電壓模塊數(shù)據(jù)采集模塊射頻收發(fā)電路接收終端圖 系統(tǒng)原理圖 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 系統(tǒng)交流采樣原理圖 交流前向數(shù)據(jù)采集通道由傳感器、雙四選一多路開(kāi)關(guān) 405采樣保持器 LF39模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光隔及由電壓比較器 LM33鎖相環(huán) 404分頻器 4020 構(gòu)成的頻率跟蹤電路和用于控制采樣保持器的單穩(wěn)觸發(fā)器 4528 組成。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，交流采樣必將以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，逐步取代傳統(tǒng)的直流采樣方法。但直流采樣仍有很大的局限性：無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)的采集；變送器的精度和穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量精度有很大影響；設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)難等。 單片機(jī)部分的電路設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集原理 根據(jù)采集信號(hào)的不同，可分直流采樣和交流采樣兩種。終端是由射頻收發(fā)電路、單片機(jī)處理器、存儲(chǔ)電路、人機(jī)交互電路組成（可以通過(guò) RS232連浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 接上位機(jī)）。 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是具有可遙控、遙測(cè)、遠(yuǎn)程無(wú)線管理等功能并可廣泛應(yīng)用于工 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、商業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。 4． 給出了制作混合信號(hào) 線路板 設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)和 線路板 設(shè)計(jì)圖。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 無(wú)線射頻技術(shù)還 廣泛應(yīng)用于遙控裝置、工業(yè)控制、無(wú)線通信、電信終端、車輛安全、自動(dòng)測(cè)試、家庭自動(dòng)化、智能建筑、報(bào)警和安全系統(tǒng) 等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及 IC 卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無(wú)磨損、不受環(huán)境影響、壽命長(zhǎng)、便于使用的特點(diǎn)和具有防沖突功能，能同時(shí)處理多張卡片。因此，采用公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能抄表系統(tǒng)，避免了上述的不利因素，適用面比較廣泛，安裝方便，不用鋪線，改造費(fèi)用也比較小，給用戶帶來(lái)很多方便。 智能抄表系統(tǒng) 是 無(wú)線射頻技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型例子。 相對(duì)原來(lái) GSM的撥號(hào)方式的電路 交換數(shù)據(jù)傳送方式， GPRS是分組交換技術(shù)，具有 “ 實(shí)時(shí)在線 ” 、 “ 按量計(jì)費(fèi) ” 、 “ 快捷登錄 ” 、 “ 高速傳輸 ” 、 “ 自如切換 ” 的 特 點(diǎn)。 GPRS 無(wú)線通訊終端可廣泛應(yīng)用于各種需要無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男袠I(yè)，特別適合點(diǎn)多、面廣的小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)傳輸。 無(wú)線射頻技術(shù)主要應(yīng)用于射頻識(shí)別系統(tǒng)（ RFID）的研究和開(kāi)發(fā)，與 傳統(tǒng)條形碼、二維條形碼、藍(lán)牙技術(shù)的相比具有自己的特殊優(yōu)勢(shì) ?；诖藚f(xié)議的網(wǎng)絡(luò)是對(duì)等網(wǎng)，網(wǎng)上的每一個(gè)設(shè)備都是相對(duì)獨(dú)立的，任何一個(gè)設(shè)備離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的正常工作。它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。相對(duì)于無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙這兩者以微波為傳輸方式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)， 紅外線傳輸比較不易受到電波干擾，這也是紅外線 在手機(jī)、 PDA等應(yīng)用較 、藍(lán)牙、 HOMERF等微波傳輸廣泛原因之一 .。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 國(guó)內(nèi)外無(wú)線傳輸?shù)默F(xiàn)狀與發(fā)展 無(wú)線傳輸技術(shù) 現(xiàn)狀 及特點(diǎn) 當(dāng)今無(wú)線傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯了，并且逐步取代了傳統(tǒng)的有線傳輸方式。在電腦和用戶電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)字通信 ， 它省卻了鋪設(shè)傳輸連接線的麻煩，而且升級(jí)和增加新的設(shè)備 亦 非常方便。各種無(wú)線接入新技術(shù)的出現(xiàn)， 也 給無(wú)線領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的繁榮 和新希望 。t the view of this, we have outspreaded the design and exploitation which integrat the RF technology into wireless data gathering system,validate the feasibility and the practicability of the wireless data gathering system based wireless RF project also has some referenced value to the other series of semblable application in wireless data transfer, wireless data copying,longdistance monitor and otherwise. Keywords： data collecting wireless data transfer Radio frequency 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 目 錄 摘要 …………………………………………………………………………………… ..……… .. .. I 1 緒論 ………………………………………………………………………………… .……… .. .. 1 本課題的背景與意義 …………………… ……………………………… .…… .…… ..… . 1 國(guó)內(nèi)外無(wú)線傳輸現(xiàn)狀與發(fā)展 ……………………………… ………………… .……… ... . 2 無(wú)線 傳輸技術(shù) 現(xiàn)狀 及特點(diǎn) ………………………………………………… .……… 2 無(wú)線射頻技術(shù)的 發(fā)展前景 ………………………………………………… .…… . ... 3 本文所完成的工作 ……………………………………………………………… .…… .. .. 4 2 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理與單片機(jī) 控制的 電路設(shè)計(jì) ……………………… .… ..5 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理 …… ……… …… … . … …… . … …… ……… ……… .5 單片機(jī)部分的電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… … .6 數(shù)據(jù)采集原理 ……………………………………………………………………… .6 單片機(jī)控制的硬件設(shè)計(jì) …………………………………………………………… .7 AT89S51單片機(jī) ………………………………………………………………………… . 11 CPU特性 …………………………………………………………………………… .11 存儲(chǔ)器 ……………………………………………………………………………… 11 單片機(jī)的工作方式 ……………………………………………… ………………… 12 并行 I／ O接口 ……………………………………………………………………… 14 串行接口 …………………………………………………………………………… 16 中斷系統(tǒng) …………………………………………………………………………… 18 3 無(wú)線射頻電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………….. 19 nRF401 芯片簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………………. .19 nRF401 應(yīng)用說(shuō)明 ……………………………… …………………………………… … . .21 電氣特性 ………………………………………………………………………… … 22 工作模式時(shí)序 …………………………………………………………………… … 22 天線阻抗匹配 …………………………………………………………………… … 23 PLL環(huán)路濾波 … ………………………………………………………………… … .25 VOC感抗 …………………………………………………………………………… . 25 晶振說(shuō)明 ……………………………………………………………………… .…. 25 nRF401 射頻電路設(shè)計(jì) …………………………………………………………… .… … .25 nRF401無(wú)線發(fā)射抗干擾設(shè)計(jì) ……………………………………………………… .… .. .27 無(wú)線通訊距離設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… … 28 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 無(wú)線通訊距離計(jì)算 …………………………………………………………… …… 28 無(wú)線通訊長(zhǎng)距離設(shè)計(jì) …………………………………………………………… … 29 4 混合信號(hào) PCB設(shè)計(jì) 工藝 …………………………………………………………… 32 工藝要求 ……………………………………………………………………… ..……… … 33 部分 PCB 圖 …………………………………………………………………………… … .. 33 5 軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… ..… 35 系統(tǒng)總體軟件流程 ……………………………………………………………………… . 35 無(wú)線通訊協(xié)議 …………………………………………………………………………… . 36 低功耗設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… … . 37 系統(tǒng)抗串干擾軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… . 38 6 系統(tǒng)的調(diào)試 ……………………………………………………………………… . 39 數(shù)字電路部分的調(diào)試 ………………………………………………………………… .… 39 無(wú)線傳輸部分的調(diào)試 …………………………………………………………… …… .… 39 系統(tǒng)調(diào)試 ………………………………………………………………………………… . 39 系統(tǒng)的改進(jìn)方向 ……………………………………………………………………… .… 39 總結(jié) ………………………………………… … .…………………………………… ..41 致謝 ??????????????????????????????? ...42 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………… ...43 附錄 1 英文資料 ………………………………………………………… .………… .44 附錄 2 英文翻譯資料 …………………………………………………………… ..… 58 附錄 3 系統(tǒng)原理圖與 PCB 圖 …………………………………………………… ....61 附錄 4 單片機(jī)程序清單 …………………………………………………………… ..65 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1 緒 論 本課題的背景與意義 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，有線網(wǎng)絡(luò)逐漸地被無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所取代。本課題對(duì)其他相類似的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線抄表、遠(yuǎn)程監(jiān)控等一系列應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。目前， 無(wú)線通信技術(shù) 已經(jīng)成為了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表， 在制造工廠的應(yīng)用也已成為繼現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)之后，國(guó)際控制界又一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)。 它在工業(yè)自動(dòng)化，商業(yè)自動(dòng)化，交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而無(wú)線領(lǐng)域的 RF技術(shù)又是當(dāng)今科技發(fā)展