【正文】 ...................................................... 10 系統(tǒng)構(gòu)成 .................................................................................................................... 12 4 無線傳輸 ............................................................................................................................... 13 nRF2401 無線射頻收發(fā)一體芯片 ............................................................................ 13 基于 PTR20xx 無線通信數(shù)傳系統(tǒng) .......................................................................... 16 天線的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 20 元器件參數(shù) ................................................................................................................ 20 5 系統(tǒng)下位機(jī)的設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 22 硬件的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 22 基本單元設(shè)計(jì) ......................................................................................... 22 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) ................................................................................. 25 溫度 信號電路的設(shè)計(jì) ..................................................................................... 26 串行接口電路的設(shè)計(jì) ..................................................................................... 28 電源電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 28 軟件的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 29 主程序流程圖 ................................................................................................. 29 無線傳輸程序 ................................................................................................. 30 溫度 巡檢 流程圖 ............................................................................................. 31 顯示子程序流 程圖 ......................................................................................... 32 定時(shí)中斷子程序流程圖 ................................................................................. 33 6 系統(tǒng)上位機(jī)的設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 34 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng) IV LabVIEW 概述 .......................................................................................................... 34 LabVIEW 與單片機(jī)串行通信 .................................................................................. 34 與單片機(jī)串行通信概述 ................................................................ 34 LabVIEW 部分設(shè)計(jì) ....................................................................................... 35 單片機(jī)通信串口的部分設(shè)計(jì) ........................................................................ 38 監(jiān)控界面設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 38 7 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................................................. 42 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 43 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 44 附錄 A 系統(tǒng)程序 .................................................................................................................... 45 附錄 B 系統(tǒng)硬件電路實(shí)物圖 ................................................................................................ 51 致 謝 .................................................................................................................................. 53 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng) –1– 1 緒論 課題研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)和高效是工作中必須考慮的條件。 本文 研究的 遠(yuǎn)程無線 監(jiān)控系統(tǒng)是由 PTR20xx 的無線收發(fā)系統(tǒng)、單片機(jī) AT89S51 的下位機(jī)控制系統(tǒng)和 LabVIEW 的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的遠(yuǎn)程無線溫度 巡檢 系統(tǒng) 。 此系統(tǒng)可分為四個(gè)信息處理過程實(shí)現(xiàn)無線傳輸，首先通過 ADC0809 的模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，然后信號傳輸?shù)綌?shù)碼管顯示電路，同時(shí)，單片機(jī)將信號傳輸給無線傳輸模塊 PTR20xx。疲勞理論是以力學(xué)、材料和設(shè)計(jì)為主的一門新興的邊緣科學(xué) ， 大多數(shù)疲勞理論都需要試驗(yàn)支持 ， 這就需要人們花大量的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn) ， 收集大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 本課題的主要研究內(nèi)容 本課題的主要研究內(nèi)容如下： (1) 對控制器進(jìn)行整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng) –2– 本文介紹的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)主要是由無線收發(fā) 系統(tǒng) 、 基于 單片機(jī) 的下位機(jī)控制系統(tǒng)和基于 LabVIEW 的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 組成。 至 低電壓，滿足低功耗設(shè)計(jì)需要。而無線通訊技術(shù)被大量的研究與發(fā)展乃是在第一次世界大戰(zhàn)末期， 由于戰(zhàn)爭的需要才開始的。著名的標(biāo)準(zhǔn)包括： 全 球移動 通訊系統(tǒng) （ GSM: Global System for Mobile Communication） ；碼分多址技術(shù) （ CDMA：Code Division Multiple Access） 等。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，具有不受地理環(huán)境、氣候、時(shí)間 等 影響 的 優(yōu)勢。在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前端，由于測量終端數(shù)量 較多，為每個(gè)測量終端都配置模塊，勢必造成成本很大，因此在測量現(xiàn)場對測量終端數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的集中成為必要。由于短距離無線資料傳輸并不像行動通訊一般涵蓋相當(dāng)大的使用區(qū)域范圍，因此僅需對小區(qū)域使用范圍內(nèi)的使用者制定適當(dāng)?shù)耐ǖ酪?guī)則，因此大部分的短距離無線通訊標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)均建立或制定在免使用費(fèi)的 ISM 頻段。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接 收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在被保留的時(shí)隙中可以傳輸同步數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包以不同的頻率發(fā)送。 IrDA(Infrared Data Association)是一種短距離紅外線通信技術(shù)，適合于低成本、跨平臺、點(diǎn)對點(diǎn)高速數(shù)據(jù)連接。主要問題是 UWB 系統(tǒng)占用的帶寬很大， UWB 系統(tǒng)可能會干擾其他無線通信系統(tǒng)，因此 UWB 系統(tǒng)的頻率許可問題一直在爭論之中；另外，還有學(xué)者認(rèn)為，盡管UWB 系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低，但是由于它的脈 沖持續(xù)時(shí)間很短，它的瞬時(shí)功率峰值可能會很大，這甚至?xí)绊懙矫窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。其產(chǎn)品既可工作在 18 至 19GHz 的特許頻段，也可以在低功率的基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng) –8– 情況下工作于 ISM(Industrial/Scientific/Medical)頻段。 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng) –9– 3 遠(yuǎn)程無線 溫度 巡檢 監(jiān)控 系統(tǒng) 系統(tǒng)特點(diǎn) 從降低成本，減小開發(fā)難度和縮短開發(fā)周期等角度考慮，本設(shè)計(jì)采用單片射頻集成電路構(gòu)建無線通信 系統(tǒng) 。由于工程測試的環(huán)境復(fù)雜，干擾源較多，信號容易受到干擾，因 此本系統(tǒng)采用了抗干擾性能好的數(shù)字信號傳輸方式。 目前， LabVIEW 在以 PC 機(jī)為基礎(chǔ)的測控軟件中，它的普及率 39%僅次于 C++(49%)和 C(43%) 。 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)下位機(jī)中由 CPU 基本單元、 溫度 信號電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼管顯示電路及電源電路來實(shí)現(xiàn)溫度的 巡檢 。右鍵單擊該接線端或 While 循環(huán)的邊框，可改變條件接線端的動作和外觀。將錯(cuò)誤簇連接到條件接線端時(shí)，僅有錯(cuò)誤簇中 狀態(tài) 參數(shù)的 TRUE 或 FALSE值被傳遞到該接線端，并且 真 （ T） 時(shí)停止 和 真 （ T） 時(shí)繼續(xù) 快捷菜單選項(xiàng)也相應(yīng)地分別變?yōu)?錯(cuò)誤時(shí)停止 和 錯(cuò)誤時(shí)繼續(xù) ?？赏ㄟ^復(fù)制、粘貼的方式將已有的文本代碼移植到公式節(jié)點(diǎn)中，無須通過圖形化編程的方式再次創(chuàng)建相同的代碼。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)循環(huán)采集傳輸模塊、循環(huán)顯示模塊、時(shí)間顯示模塊以及監(jiān)控報(bào)警模塊構(gòu)成。 nRF2401 的主要技術(shù)特點(diǎn)是： nRF 系列是采用藍(lán)牙核心技術(shù)設(shè)計(jì)并將多種功能和外圍部件協(xié)議集成在芯片內(nèi)部、可與單片微處理器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯纹瑹o線收發(fā)芯片 。 nRF2401 引腳功能芯片引腳排列見圖 圖 nRF2401 引腳功能芯片引腳圖 各引腳具體功能如下 ： VSSPA、 VSS 為參考接地端 ； VDD 為電源端 ， 范圍 V~ V； VDDPA 為功率放大 + V 電源