【正文】 術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好； ●靈敏度高，達(dá)到 105dBm（ nRF401）； ●功耗小，接收狀態(tài) 250μ A，待機(jī)狀態(tài)僅為 8 μ A（ nRF401）； ●最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm ； 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 ●低工作電壓（ ），可滿足低功耗設(shè)備的要求； ●具有多個頻道，可方便地切換工作頻率 ； ●工作速率最高可達(dá) 20Kbit/s（ RF401）； ●僅外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，基本無需調(diào)試； ●因采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，使用無需申請?jiān)S可證，開闊地的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000 米 (與具體使用環(huán)境及元 件參數(shù)有關(guān) )。 (4)TF1（ ） —— 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷。 中斷系統(tǒng) 一：中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行 ,使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚硗獠炕騼?nèi)部事件的 中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)程序后， CPU 繼續(xù)原來被打斷的程序， 這樣的過程稱為中斷過程。在執(zhí)行寫入 SBUF的指令時(shí)，也將 1寫入發(fā)送移位寄存器的第 9位．并使發(fā)送控制器開始發(fā)送?？刂苾?nèi)部的輸入移位寄存器將外部的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)和輸出移位寄存器將內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出；還控制串行中斷 (RI和 TI)。但是，在它完成接收第二個數(shù)據(jù)字節(jié)之后．若第一個字節(jié)仍未取走，那么該字節(jié)數(shù)據(jù)將丟失。 替代輸出功能： TXD，串行輸出口。 這方面的功能與 Pl口一樣。 若替代輸出為 0 時(shí)，因與非門的 C點(diǎn)已置 1．現(xiàn) B 點(diǎn)為 o，故與非門的輸出為 1，使 Q0導(dǎo)通，從而使 A 點(diǎn)也為 0。 與非門有兩個輸入端：一個為口輸出鎖存器的 Q端，另一個為替代功能的控制輸出 .門的輸出端控制輸出 FET管 Q0。 3． P1口的特點(diǎn) ① 輸出鎖存，輸出時(shí)沒有條件； ②輸入緩沖，輸入時(shí)有條件，即需要先將該口設(shè)為輸入狀態(tài)，先輸出 l ③工作過程中無高阻懸浮狀態(tài)，也就是該口不是輸入態(tài)就是輸出態(tài)。復(fù)位脈沖過后，由內(nèi)部下拉電阻保證 RST端的低電平。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送斯密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 S5P2時(shí)刻對斯密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 除 PC之外，復(fù)位操作還對其它一些特殊功能寄存器有影響。 （ ROM） 由于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，一般開發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序不再需要改變，常永久性地存儲在程序存儲器中，故單片機(jī)的程序存儲器都采用只讀存儲器。 5. 當(dāng) ST端下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST應(yīng)保持低電平。 D7－ D0為數(shù)字量輸出線。當(dāng) ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。對頻率的采樣是將交流電信號經(jīng) LM339 電壓比較器變成方波后送到 89S51 的 腳（外中斷0），由 89S51 計(jì)數(shù)器 0（工作在方式 1 計(jì)數(shù)初值為 0）在方波保持高電平的時(shí)間內(nèi)對 8031（采用 12MHz 晶振）的內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 若將電壓有效值公式 離散化，以一個周期內(nèi)有限個采樣電壓數(shù)字量來代替一個周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓函數(shù)值，則 式中： .Tm 為相鄰兩次采樣的時(shí)間間隔； um 為第 m1 個時(shí)間間隔的電壓采樣瞬時(shí)值； N 為 1 個周期的采樣 點(diǎn)數(shù)。直流采樣，顧名思義，采樣對象為直流信號。它是以先進(jìn)的無線 RF 技術(shù)為傳輸基礎(chǔ)以半雙工串行通訊方式通訊并實(shí)現(xiàn)了雙向通訊。 本文所完成的工作 本文 是基于無線 RF 技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 主要 所要完成的工作主要有下面幾點(diǎn)： 1． 查閱 分析了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用， 比較了國內(nèi)外現(xiàn)有常見的無線傳輸技術(shù)方式的特點(diǎn)， 射頻技術(shù)的應(yīng)用 、發(fā)展動態(tài) 與市場前景。因此，應(yīng)用前景非常廣闊。 但在無線 傳輸其也有自身的不足，比如設(shè)備價(jià)格高，運(yùn)行需要依賴服務(wù)商的服務(wù)的，另外 GPRS 的傳輸數(shù)據(jù)的費(fèi)用也相對比較高。 SMS及 GPRS傳輸技術(shù) SMS/GPRS 是通過 全球移動通訊系統(tǒng) Global System of Mobile munication 就是眾所周知的GSM 網(wǎng)絡(luò) 。每秒變化小于 1000 的交流電稱為低頻電流，大于 10000 次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流 ?，F(xiàn)有常見的無線傳輸方式大致有如下幾種：無線紅外傳輸、無線射頻傳輸、 GSM/GPRS 無線公網(wǎng)傳輸；這幾種傳輸方式都各自有特色下面介紹一下： 線紅外傳輸 紅外線傳輸是指 利用紅外（ IR）輻射實(shí)現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)傳輸 方式 。 同時(shí)也給商家創(chuàng)造 了巨大的商業(yè)價(jià)值，而且在提供普遍服務(wù)、跨越數(shù)字鴻溝等方面帶來了巨大的社會價(jià)值。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 無線傳輸 射頻技術(shù) 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 Abstract Along with the quick change of the development of science and technology , the wired work is substituted for the wireless work garadually。目前， 無線通信技術(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)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)之后，國際控制界又一個熱點(diǎn)技術(shù)。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 國內(nèi)外無線傳輸現(xiàn)狀與發(fā)展 ……………………………… ………………… .……… ... . 2 無線 傳輸技術(shù) 現(xiàn)狀 及特點(diǎn) ………………………………………………… .……… 2 無線射頻技術(shù)的 發(fā)展前景 ………………………………………………… .…… . ... 3 本文所完成的工作 ……………………………………………………………… .…… .. .. 4 2 無線數(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 無線射頻電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………….. 19 nRF401 芯片簡介 ………………………………………………………………………. .19 nRF401 應(yīng)用說明 ……………………………… …………………………………… … . .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 晶振說明 ……………………………………………………………………… .…. 25 nRF401 射頻電路設(shè)計(jì) …………………………………………………………… .… … .25 nRF401無線發(fā)射抗干擾設(shè)計(jì) ……………………………………………………… .… .. .27 無線通訊距離設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… … 28 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 無線通訊距離計(jì)算 …………………………………………………………… …… 28 無線通訊長距離設(shè)計(jì) …………………………………………………………… … 29 4 混合信號 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)逐漸地被無線網(wǎng)絡(luò)所取代。在電腦和用戶電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)字通信 ， 它省卻了鋪設(shè)傳輸連接線的麻煩，而且升級和增加新的設(shè)備 亦 非常方便。相對于無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙這兩者以微波為傳輸方式的無線網(wǎng)絡(luò)， 紅外線傳輸比較不易受到電波干擾，