【正文】 。 當(dāng) CSn 變低， 在開始轉(zhuǎn)換頭字節(jié)之前， MCU 必須等待， 直到 SO 腳變低。 這表明電壓調(diào)制器已經(jīng)穩(wěn)定， 晶體正在運(yùn)作中。 除非芯片處在 SLEEP 或 XOFF 狀態(tài)，SO 腳在 CSn 變低之后總會立即變低。 CC1100 有二個專用的配置引腳和一個共享引腳， 能輸出對控制軟件有用 的內(nèi)部狀態(tài)信息。這些引腳能用來對 MCU 產(chǎn)生中斷。專用引腳名為 GDO0 和GDO1。共享引腳為 SPI 接口上的 SO 腳。GDO1/SO 的默認(rèn)設(shè)置為 3 狀態(tài) 輸出。通過選擇任意其他的控制選項，GDO1/SO 腳將成為一般引腳。當(dāng) CSn 為低時，此引腳的功能如一般 SO 腳。在同步和異步連續(xù)模式下，處于傳輸 36 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 模式時 GDO0 腳被用作連續(xù) TX 數(shù)據(jù)輸入腳。 GDO0 腳也能用作集成于芯片的模擬溫度傳感器。通過使用外部 ADC 測量 GDO0 腳上的電壓，能計算出溫度。 當(dāng)頻率合成器開啟時（如 MANCAL,FSTXON 和 TX 狀態(tài)） ，溫度傳感 器輸出通常是可用的。 在空閑狀態(tài)使用模擬溫度傳感器時必須對 PTEST 寄存 器寫入 0xBF。在離開空閑狀態(tài)時，PTEST 寄存器必須被存儲為其默認(rèn)值 （0x7F）[13]。 電路圖見附錄 4。 硬件的焊接與調(diào)試 控制模塊精密度要求不高，為節(jié)約成本，控制電路直接在萬用板上；而 無線收發(fā)模塊要求高精細(xì)度，因此，必須使用 PCB 板。 本次畢業(yè)設(shè)計的調(diào)試離不開良好的硬件環(huán)境，如果只有完好的軟件，而 硬件卻無法工作，那么本設(shè)計到最后將一無所獲。硬件的主要調(diào)試方式是用 萬用表逐步按照原理圖檢查各個引腳鏈接的是否正確，核對元器件型號，極 性是否連接失誤，是否出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象。還可以通過示波器來檢查芯片是否 正常工作或電路板某一點(diǎn)的信號是否正常。其實(shí)，在這次畢業(yè)設(shè)計中遇到的 問題還真不少。當(dāng)把所有的原器件焊接到電路板上，準(zhǔn)備進(jìn)行軟件驗證時， 出現(xiàn)一些預(yù)想不到的問題： 管腳的虛焊； 這是在硬件焊接中經(jīng)常出現(xiàn)問題， 把萬用表打到蜂鳴檔， 然后測試應(yīng)與焊點(diǎn)短路的點(diǎn)。如果出現(xiàn)蜂鳴聲則代表通路；反之，則短路。 晶振位置的擺放；晶振位置應(yīng)盡量靠近芯片，否則將無法起振，在測 完焊點(diǎn)后，我的單片機(jī)依然無法下載程序。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，晶振兩腳波形嚴(yán) 重失真，因此，我重新焊接了晶振，程序得以燒錄。 繼電器的連接；按照標(biāo)準(zhǔn)繼電器連接方式連接時，用以驅(qū)動繼電器的 三極管無法連通。經(jīng)過老師的指點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)原因是單片機(jī)內(nèi)部上拉電阻過大， 無法驅(qū)動三極管，因此在外面并聯(lián)一個電阻，問題得以解決。 37 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 本章小結(jié) 章全面的介紹了本課題的硬件設(shè)計情況， 從總體框圖到各部分硬件功能， 再到鍵盤電路、單片機(jī)外圍電路及無線收發(fā)模塊外圍電路，都作了詳細(xì)的說 明，在最后也介紹了本設(shè)計的硬件調(diào)試，即本章采用從部分到整體的方式介 紹了本設(shè)計的硬件概況。通過這一章，我們可以了解到本設(shè)計的硬件是如何 工作的。本章也是本設(shè)計軟件和硬件兩大核心部分之一。 38 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第6章 軟件設(shè)置及調(diào)試 軟件是一個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，它擔(dān)負(fù)著傳遞各種控制信息的使命。本設(shè) 計采用 C 語言作為軟件編程語言。C 語言是 Combined Language（組合語言） 的中英混合簡稱。是一種計算機(jī)程序設(shè)計語言。它既具有高級語言的特點(diǎn)， 又具有匯編語言的特點(diǎn)。 它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言， 編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序， 也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。 軟件系統(tǒng)功能概述 軟件主要分為兩個模塊：單片機(jī)程序[15]和無線收發(fā)芯片程序。單片機(jī)程 序包括：按鍵程序、串口收發(fā)程序及顯示程序；無線收發(fā)模塊程序包括[1]： 單片機(jī)程序 按鍵程序[6] (1) I/O 口控制程序 如圖 (a)，I/O 口控制按鍵共有十個。由于該按鍵是獨(dú)立式的，所以編 寫 C 程序時，只需不斷掃描這四個按鍵是否按下，每按下一個按鍵，其對應(yīng) 的單片機(jī)引腳產(chǎn)生一個低電平，單片機(jī)將先向串口發(fā)送一個數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù) 將作為地址數(shù)據(jù)；隨后單片機(jī)繼續(xù)向串口發(fā)送一個數(shù)據(jù)，這個做為顯示控制 數(shù)據(jù)。 如圖 （b） ，當(dāng)按鍵按下時，程序產(chǎn)生一個中斷。再調(diào)用串口程序發(fā)送 兩個數(shù)據(jù)作為接收機(jī)二的控制程序。串口發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)作為地址數(shù)據(jù)， 第二個作為控制繼電器的數(shù)據(jù)。 39 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 開 始 端口初始 化 開 始 端口初始 化 判斷有無按 鍵按下 Y 判斷按下的 是哪個按鍵 調(diào)用串口發(fā)送相應(yīng) 數(shù)據(jù) 結(jié)束 (a) I/O 口控制程序 N 產(chǎn)生串口中 斷 調(diào)用串口發(fā)送相 應(yīng)數(shù)據(jù) 結(jié)束 （b）外部中斷控制程序 圖 按鍵程序流程圖 串口收發(fā)程序 [7] 串口通信的初始化主要是串口的通信格式，如在本設(shè)計中選擇 9 位字符 發(fā)送接收，波特率設(shè)為 9600 等。然后利用遞歸調(diào)用的方式，把接收或者發(fā)送 出去的字符不斷發(fā)送，直到對方確定接收或者發(fā)送成功為止。發(fā)送數(shù)據(jù)的函 數(shù)思想就是先申請占有中斷，后進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)通信。先檢查發(fā)送端數(shù)據(jù)線已 經(jīng)準(zhǔn)備好，然后發(fā)送數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)。 串口發(fā)送程序采用查詢方式。程序不斷檢查串口是否有數(shù)據(jù)要傳送，有 責(zé)調(diào)用串口發(fā)送程序。如圖 （a） ： 串口接受采取中斷接收方式。當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時，產(chǎn)生一個串口中斷，隨 后將判斷接收緩存的數(shù)據(jù)是否是匹配。如圖 （b） ： 40 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 開 始 開 始 串口初始化 串口初始化 產(chǎn)生中斷 判斷數(shù)據(jù)發(fā)送 完畢 Y 清除發(fā)送標(biāo) 志 N 判斷數(shù)據(jù)發(fā)送 完畢 Y 清除接受 標(biāo)志 結(jié)束 N 結(jié)束 （a）串口發(fā)送程序 (b) 串口接收程序 圖 串口收發(fā)程序流程圖 顯示程序 接收機(jī)判斷接收的第一個數(shù)據(jù)是否和自己的的地址匹配。匹配則繼續(xù)判 斷第二個數(shù)據(jù)，然后根據(jù)顯示控制數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)。如圖 ： 41 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 受控程序流程圖 無線收發(fā)模塊程序 CC1100 端口設(shè)置程序[16] 通過重復(fù)使用 SPI 接口上的 SI,SCLK 和 CSn，CC1100 含有一個可選的 控制電磁波方式。 這個特性使通信的主要狀態(tài)有一個簡單的 3 腳控制： 休眠， 空閑，RX 和 TX。 控制 配置位，可開啟這一可選功 能（用 SmartRF Studio 配置寄存器） 。 當(dāng) CSn 為高，SI 和 SCLK 設(shè)置為下圖中的理想狀態(tài)時，狀態(tài)變化的命令 被發(fā)出，如下所示。當(dāng) CSn 變低，SI 和 SCLK 的狀態(tài)被閉鎖，根據(jù)引腳配置 一個命令濾波在內(nèi)部產(chǎn)生。只能用這種功能改變狀態(tài)[8]。端口設(shè)置如圖 ： 42 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 端口設(shè)置 CC1100 上電后手動重啟芯片 CC1100 擁有一種 SRES 濾波指令，寫入這種指令后，所有內(nèi)部寄存器和 狀態(tài)進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)——IDLE 狀態(tài)。 這種重啟步驟只在第一次供電后在允許使 用。使用時只需要寫入 SRES 濾波指令。 時序如圖 圖 手動重啟時序圖 43 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 配置寄存器的讀和寫操作程序 CC1100 通過 4 線 SPI 兼容接口（SI,SO,SCLK 和 CSn）配置。這個接口 同時用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。SPI 接口上所有的地址和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換被最先在重要 的位上處理。 SPI 接口上所有的處理都同一個包含一個讀/寫位，一個突發(fā)訪問位和一 個 6 位地址的頭字節(jié)一起作用。 在地址和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換期間，CSn 腳（芯片選擇，低電平有效）必須保持為 低電平。如果在過程中 CSn 變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換取消。 當(dāng) CSn 變低， 在開始轉(zhuǎn)換頭字節(jié)之前， MCU 必須等待， 直到 SO 腳變低。 這表明電壓調(diào)制器已經(jīng)穩(wěn)定， 晶體正在運(yùn)作中。 除非芯片處在 SLEEP 或 XOFF 狀態(tài)，SO 腳在 CSn 變低之后總會立即變低[12]。 時序如圖 ： 圖 寄存器讀寫時序圖 寫入命令濾波 命令濾波指令是一字節(jié)傳輸指令。通過訪問一個濾波寄存器，內(nèi)部時序 啟動。這些指令用來止振，使能接收模式，特別用來啟用無線收發(fā)。 命令濾波寄存器由發(fā)送一個頭字節(jié)來訪問，它是只讀的。由于命令濾波寄存 器與狀態(tài)寄存器地址相同（0x30~0x3d） ，訪問對象將由突發(fā)訪問位決定。訪 問時突發(fā)訪問位置“0”時，訪問的是命令濾波；當(dāng)突發(fā)訪問為置“1”時， 44 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 訪問的將是狀態(tài)（用 SmartRF Studio 配置寄存器）。 時序如圖 ： 圖 命令濾波時序圖 發(fā)送／接收據(jù)包程序流程圖 （a）發(fā)送數(shù)據(jù)包 （b）接收數(shù)據(jù)包 圖 發(fā)送／接收數(shù)據(jù)包程序流程圖 無線收發(fā)模塊程序流程圖 45 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 （a）發(fā)送模塊 6. 9 無線收發(fā)模塊程序流程圖 （b）接收模塊圖 軟件調(diào)試 一個單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過整體設(shè)計，完成硬件和軟件設(shè)計并安裝元器件，再 在系統(tǒng)的程序儲存器中存入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。但一次性成 因此必須借助在線仿 功的可能性幾乎不存在， 51 單片機(jī)并沒有開發(fā)功能， 而 真器。 本設(shè)計采用 KEIL6 在線仿真器。調(diào)試過程分為以下幾個步驟。 第一步，建立用戶原程序。按照 c 語言程序按照所要求格式、語法規(guī)定， 把源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存于磁盤上。 第二步，在開發(fā)系統(tǒng)機(jī)上，利用匯編軟件對源程序進(jìn)行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí) 46 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 行代碼。在匯編過程中出現(xiàn)了多種錯誤，如：頭文件格式錯誤，標(biāo)點(diǎn)符號格 式錯誤改正這些錯誤以后，顯示錯誤為零。 第三步，與硬件連接調(diào)試，匯編過后，源程序可能存在邏輯錯誤。在調(diào) 試過程中發(fā)現(xiàn)了多處邏輯錯誤，并予以了改正；另外，還發(fā)現(xiàn)了基礎(chǔ)硬件錯 誤，如晶振位置不符要求等。 第四步，將源程序燒錄進(jìn) EPROM 中。 本章小結(jié) 在本章中，首先介紹了編程語言及軟件功能概述。然后詳細(xì)介紹了單片 機(jī)程序和收發(fā)模塊程序等軟件系統(tǒng)的設(shè)計，包括軟件系統(tǒng)的總體功能以及軟 件的各模塊設(shè)計流程，并附帶有些模塊流程的流程圖。本章最后介紹了本設(shè) 計的軟件調(diào)試，我們可以通過這一章對本設(shè)計的軟件部分有個全面而詳細(xì)的 了解。 47 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 結(jié) 論 遙控技術(shù)一般應(yīng)用于操作者不能或難以到達(dá)受控對象的場合。而對于移 動式的受控對象， 則更不得不使用遙控技術(shù)。 例如在惡劣環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器， 人難以到現(xiàn)場操縱，就必須使用遙控技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱。本次畢設(shè)所設(shè)計 的遙控系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性與較遠(yuǎn)的通信距離，成本比較低廉，性價比較 高。它具有以下技術(shù)參數(shù)： 在多障礙區(qū)有效通信距離超過 50 米，達(dá)到設(shè)計要求； 發(fā)送 8 字節(jié)的數(shù)據(jù)包時間為 毫秒，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率比較高； 無線電載波頻率為 443Mhz，采用 2FSK 調(diào)制解調(diào)方式。 本設(shè)計具有以下幾個特點(diǎn)： 本設(shè)計采用一個發(fā)射機(jī)同時控制兩個接收機(jī)，一機(jī)多用； 本設(shè)計的收發(fā)模塊采用半雙工通信方式，有必要時可以充分開發(fā)其 功能； 本設(shè)計的無線收發(fā)模塊具有高度獨(dú)立性。因其具有編解碼功能，只 需將控制信息通過串口發(fā)送至收發(fā)模塊即可。 本次的畢業(yè)設(shè)計中， 我在學(xué)習(xí) 51 系列單片機(jī)的基礎(chǔ)知識以及 CC1100 無 線收發(fā)芯片基本資料之后，從整體思路到各個模塊原理完成了整個系統(tǒng)的硬 件設(shè)計。鍵盤控制程及串口收發(fā)程序作為基礎(chǔ)鍛煉了我的編程能力，從而進(jìn) 一步編寫了無線收發(fā)程序。 通過本次畢設(shè)，鍛煉了我能夠有效、快速的從大量資料中提取有用信息 的能力，在課題的準(zhǔn)備階段，我充分利用學(xué)校圖書館的資源和網(wǎng)絡(luò)資源，查 閱了大量相關(guān)資料，為完成設(shè)計做準(zhǔn)備。在課題的完成過程中，遇到的各種 問題也通過查閱資料等方式尋求解決方案。 另外，在完成本次畢業(yè)設(shè)計的同時，進(jìn)一步加強(qiáng)了 C 語言和 keil6 仿真 軟件的學(xué)習(xí)以及使用。懂得了如何根據(jù)硬件電路，利用 C 語言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn) 所需要的功能，加強(qiáng)了自己的硬件、軟件的調(diào)試能力。 48 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 最后通過本次設(shè)計，本人充分學(xué)習(xí)了無線電遙控系統(tǒng)，對其特點(diǎn)和必需 的模塊都有了一定的了解。對模擬電路、數(shù)字電路及通信原理等知識有了進(jìn) 一步的掌握。 由于本次畢業(yè)設(shè)計的時間和經(jīng)費(fèi)等問題，控制模塊我使用的是萬用版， 由于經(jīng)驗不足等原因，萬用版的排版和焊接技術(shù)都不太美觀。以后應(yīng)加強(qiáng)動 手能力。 49 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 附錄 A 發(fā)送控制電路： 50 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 附錄 B 受控電路一： 51 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 附錄 C 受控電路二： 52 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 附錄 D 無線收發(fā)電路： 53