【導(dǎo)讀】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。目前，無(wú)線通信技術(shù)已?？刂平缬忠粋€(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)。和應(yīng)用技術(shù)之一。而無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸有著成本低、可靠性高、維護(hù)方便、應(yīng)用靈活等一系列有線傳。輸無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。了基于無(wú)線RF技術(shù)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性。本課題對(duì)其他相類(lèi)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。

　　

【正文】 1） P3 口中增加了一個(gè)與非門(mén)。 與非門(mén)有兩個(gè)輸入端：一個(gè)為口輸出鎖存器的 Q 端，另一個(gè)為替代功能的控制輸出 .門(mén)的輸出端控制輸出 FET 管 Q0。 2）輸出鎖存器不是從 Q 而 是從 Q 埔引出。 3）有兩個(gè)輸入緩沖器，替代輸入功能取自第一個(gè)緩沖器的輸出端 。I／ O 口的通用輸入信號(hào)取自第二個(gè)緩沖器的輸出端。 (2)輸出工作過(guò)程分析 1）當(dāng)替代輸出功能 B 點(diǎn)置 1 時(shí)，輸出鎖存器的輸出可以順利通到引腳 P3． i。其工作狀況與P1 口相類(lèi)似。這時(shí) P3 口的工作狀態(tài)為一 I／ O 口，顯然此時(shí)該口具有淮雙向口的性質(zhì)。 2）當(dāng)輸出鎖存器的輸出置 1 時(shí)，替代輸出功能可以順利通到引腳 P3． i。 若替代輸出為 0 時(shí)，因與非門(mén)的 C 點(diǎn)已置 1．現(xiàn) B 點(diǎn)為 o，故與非門(mén)的輸出為 1，使 Q0 導(dǎo)通，從而使 A 點(diǎn)也 為 0。若替代輸出為 1 時(shí) ,與非門(mén)的輸出為 1， Q0 截止，從而使 A 點(diǎn)也為高電平。這時(shí) P3 口的工作狀態(tài)處于替代輸出功能狀態(tài)。 從上述分析可以看出，不論是替代輸出還是替代輸入功能時(shí)，輸出鎖存器的輸出置 1 是必需的。 因此． P3 口不論作替代功能輸入，還是作替代功能輸出，甚至作一般 I/()的輸入功能時(shí)，都需要向該口位輸出 1。這一點(diǎn)特別應(yīng)該引起注意。 2． P3 口的功能和特點(diǎn) 與 Pl 口不同， P3 口是一個(gè)多功能口。 (1)可作 I/O 口使用，為淮雙向口。 這方面的功能與 Pl 口一樣。既可以字節(jié)操作．也可以位操 作；既可以 8 位口操作，也可以逐位定義口線為輸入線或輸出線；既可以該引腳，也可以讀鎖存器，實(shí)現(xiàn)“讀一修改一輸出”操作。 (2)可以作為替代功能的輸入、輸出。 替代輸入功能： —— RXD，串行輸人口。 一 — INTo，外部中斷 0 的請(qǐng)求。 一 — INTl，外部中斷 1 的請(qǐng)求。 —— To，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 o 外部 11 救脈沖輸入。 —— T1，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 lAL 部計(jì)數(shù)脈沖輸入。 替代輸出功能： 一一 TXD，串行輸出口。 —— WR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通，輸出 ，低電平有效。 —— RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，輸出，低電平有效。 (3)P3 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 串行接口 89S51 中的串行口是一個(gè)全雙工的異步串行通信接口，它可作 UART(通用異步接收和發(fā)送器 )用，也可作同步移位寄存器用。 所謂全雙工的異步串行通信接口，是說(shuō)該接口可以同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)?，口?nèi)的接收緩沖器和發(fā)送緩沖器在物理上是隔離的，即是完全獨(dú)立的?？梢酝ㄟ^(guò)訪問(wèn)特殊功能寄存器浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 SBUF，來(lái)訪問(wèn)接收緩沖器和發(fā)送緩沖器。接收緩沖器還具有雙緩沖的功能，即它在接收第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后 ，能接收第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。但是，在它完成接收第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)之后．若第一個(gè)字節(jié)仍未取走，那么該字節(jié)數(shù)據(jù)將丟失。 １ .UART 串行口的結(jié)構(gòu) UART 串行口可分為兩大部分：波特率發(fā)生器和串行口。 波特率發(fā)生器：主要由定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 T T2 及內(nèi)部的一些控制開(kāi)關(guān)和分頻器所組成。這些已在“定時(shí)器／計(jì)數(shù)器”中介紹過(guò)了。它向串行口的時(shí)鐘信號(hào)為 TXCLOCK(發(fā)送時(shí)鐘 )和 RXCLOCK(接收時(shí)鐘 )。相應(yīng)的控制波特率發(fā)生器的特殊功能寄存器有 TMOD、 TCON、 T2CON、 PCON、 TL THTL TH2 等。 串行口的內(nèi)部包含： 1)接收寄存器 SBUF 和發(fā)送寄存器 SBUF：它們?cè)谖锢砩鲜歉綦x的，但是占用同一個(gè)地址 ——99H。 2)串行口控制邏輯：接受來(lái)自波特率發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào) —— TXCLOCK(發(fā)送時(shí)鐘 )和RXCLOCK(接收時(shí)鐘 )?？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)。 3)串行口控制寄存器： SCON。 4)串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳： TXD(P3． 1)為串行輸入， RXD()為串 行輸出。 2．串行口的特殊功能寄存器 (1)狀態(tài)控制寄存器 SCON 串行口狀態(tài)控制寄存器 SCON 是一個(gè)逐位定義的 8 位寄存器，由它控制串行通信的方式選擇、接收和發(fā)送，指示串行口的狀態(tài)。寄存器 SCON 既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為 98H．位地址為 98H~9FH． (2)控制寄存器 PCON 控制寄存器 PCON是一個(gè)逐位定義的 8位寄存器，目前僅有幾位有定義，其中僅最高位－ SMOD與串行口控制有關(guān)，其它位與掉電方式有關(guān)。 (3)串行數(shù)據(jù)寄存器 SBUF 串行數(shù)據(jù)寄存器 SBUF 包含在物理上是隔離的兩個(gè) 8 位寄存器 ：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器，但是它們共用一個(gè)地址一 — 99H。 寫(xiě) SBUF(MOV A， SBUF)，訪問(wèn)發(fā)送數(shù)據(jù)奇存器；讀 SBUF(MOV SBUF， A)，訪問(wèn)接收數(shù)據(jù)寄存器。 由于本系統(tǒng)采用的是方式 0，故對(duì)方式 0 進(jìn)行說(shuō)明： 工作過(guò)程： ①發(fā)送：當(dāng)執(zhí)行任何一條寫(xiě) SBUF 的指令時(shí)，就啟動(dòng)串行數(shù)據(jù)的發(fā)送。在執(zhí)行寫(xiě)入 SBUF 的指令時(shí)，也將 1 寫(xiě)入發(fā)送移位寄存器的第 9 位．并使發(fā)送控制器開(kāi)始發(fā)送。在這期間，內(nèi)部定時(shí)保證寫(xiě)入 SBUF 與激活發(fā)送之間有一個(gè)完整的機(jī)器周期。當(dāng)發(fā)送脈沖有效之后，移位寄存器的內(nèi)容由 RXD()引腳串行移位輸出；移位脈沖由 TXD()引腳輸出。在發(fā)送有效的期間，每個(gè)機(jī)器周期，發(fā)送移位寄存器右移一位，在其左邊補(bǔ)“ o”。當(dāng)數(shù)據(jù)最高位移到移位寄存器的輸出位時(shí)，原寫(xiě)入第 9 位的‘ 1”正好移到最高值的左邊一位，由此向左的所有位均為 0，這標(biāo)志著發(fā)送控制器要進(jìn)行最后一次移位，并撤銷(xiāo)發(fā)送有效，同時(shí)使發(fā)送中斷標(biāo)志 TI 置位。 ②接收：當(dāng) REN＝ 1 且接收中斷標(biāo)志 RI 位清除時(shí)，即啟動(dòng)一次接收過(guò)程。在下一機(jī)器周期．接收控制器將“ 11111110”寫(xiě)入接收移位寄存器，并在下一時(shí)鐘周期內(nèi)激發(fā)接收有效，同時(shí)由TxD()引腳輸出移位脈沖。在移位脈沖控制下，接收移位寄存器的內(nèi)容每一個(gè)機(jī)器周期左移一位，同時(shí)由 RxD()引腳接收一位輸入信號(hào)。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 中斷系統(tǒng) 一：中斷：程序執(zhí)行過(guò)程中，允許外部或內(nèi)部事件通過(guò)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(lái)被打斷的程序， 這樣的過(guò)程稱(chēng)為中斷過(guò)程。 二：中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。 89S51 中五個(gè)中斷源； 89S52 中增多了一個(gè)中斷源 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2，即有六個(gè)中斷源。 (1)INTO 非（ ） 外部中斷 0。當(dāng) IT0(TCON)=0 時(shí)，低電平有效；當(dāng) IT0(TCON)=1 時(shí)，下降沿有效。 (2)INT1（ ） —— 外部中斷 1。 IT1()=0 時(shí) , 低電平有效 .當(dāng) IT1()=1 時(shí) ,下降沿有效。 (3)TF0()—— 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷。 (4)TF1（ ） —— 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷。 (5)RX,TX—— 串行中斷。 中斷矢量地址見(jiàn)表： 中斷源 中斷矢量地址 外部中斷 0(INT0 非 ) 0003H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0(T0) 000BH 外部中斷 1(INT1 非 ) 0013H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1(T1) 001BH 串行口 (RI、 TI) 0023H 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 3 無(wú)線射頻電路設(shè)計(jì) 無(wú)線射頻收發(fā)電路是這個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，電路射頻性能好壞直接影響到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的成敗。所以本系統(tǒng)的無(wú)線射頻芯片選用挪威 Nordic VLSI 公司最新推出的單芯片 RF 收發(fā)芯片。nRF401 系列高速單片無(wú)線收發(fā)芯片為短距離無(wú)線數(shù)傳應(yīng)用提供了較好的解決辦法，由于采用了低發(fā)射功率和高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，因而可滿(mǎn)足無(wú)線管制要求，使用無(wú)需許可證，是目前低功率無(wú)線數(shù)傳的理想選擇，可廣泛用于遙控裝置、工業(yè)控制、無(wú)線通信、電信終端、車(chē)輛安全、自動(dòng)測(cè)試、家庭自動(dòng)化、報(bào)警和安全系統(tǒng)等。 nRF401 芯片簡(jiǎn)介 nRF401 是挪威 Nordic VLSI 公司最新推出的單芯片 RF 收發(fā)機(jī)，采用藍(lán)牙核心技術(shù)，專(zhuān)為在 433MHz ISM (工業(yè)、科研和醫(yī)療 ) 頻段工作而設(shè)計(jì)。在一個(gè) 20 腳的芯片中集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制、 FSK 解調(diào)、雙頻道切換等功能，是目前集成度最高的無(wú)線數(shù)傳產(chǎn)品。 以往設(shè)計(jì)無(wú)線傳輸產(chǎn)品往往需要相當(dāng)高的無(wú)線電專(zhuān)業(yè)知識(shí)和昂貴的專(zhuān)業(yè)設(shè)備，傳統(tǒng)的電路方案不是電路繁瑣就是調(diào)試?yán)щy，令人望而卻步，影響了用戶(hù)的使用和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)， nRF 是人們擺脫了無(wú)線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困難，它采用抗干擾能力強(qiáng)的 FSK 調(diào)制方式，工作頻率穩(wěn)定可靠，外圍元件少 ，便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，功耗極低，適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，由于用了低發(fā)射功率，高接受靈敏度設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足了無(wú)線管制要求，無(wú)需使 用許可證，是目前低功率無(wú)線傳輸?shù)睦硐脒x擇，可廣泛用于遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線抄表、門(mén)禁系統(tǒng)小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸 RF 智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無(wú)線 232 數(shù)據(jù)通信、無(wú)線 485/422 數(shù)據(jù)通信、無(wú)線數(shù)字語(yǔ)音、數(shù)字圖象傳輸?shù)取? 其主要特性如下 : ●工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段 ● FSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合； ●采用 PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好； 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 ●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 ； ●低工作電壓（ ），可滿(mǎn)足低功耗設(shè)備的要求； ●具有多個(gè)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(gè)晶體和幾個(gè)阻容、電感元件，基本無(wú)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(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證，開(kāi)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) )。 nRF401 接收機(jī)使用具有較強(qiáng)抗干擾能力的 FSK 頻移鍵控 (FrequencyShiftKeying)調(diào)制方式，改善了噪聲環(huán)境下的系統(tǒng)性能；采用 DSS+PLL 頻率合成技術(shù)， 工作頻率穩(wěn)定可靠。與 ASK 幅移鍵控 (AmplitudeShiftKeying)和 OOK 開(kāi)關(guān)鍵控 (OnOff Keying)方式相比，這種方式的通信范圍更廣，特別是在附近有類(lèi)似設(shè)備工作的場(chǎng)合 。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 nRF401 內(nèi)部框圖與外圍 元件 nRF401 無(wú)需外接昂貴的變?nèi)荻O管，而其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品大多需要外接變?nèi)荻O管、聲表面波濾波器件等。這些芯片一般需要進(jìn)行曼徹斯特編碼后才能傳輸，在編程上會(huì)需要較高的技巧和經(jīng)驗(yàn)，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩话銉H能達(dá)到標(biāo)稱(chēng)速率（實(shí)際速率）的 1/3,因此大大增加了軟件的工作量和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的難度。而 nRF401 系列獨(dú)特的技術(shù)可以直接傳送單片機(jī)串口數(shù)據(jù)，應(yīng)用及編程非常簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，傳送的效率很高，且使用很方便。 nRF401 采用小型 20 引腳 SSOP 封裝，管腳數(shù)和 體積最小，采用非常緊湊的電路板布局，有利于減少 PCB面積，降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，也有利于開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。 3V 直流浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 電源供電。接收電流低，僅為 11mA，而且在輪流檢測(cè)（ Polling）模式時(shí)可以通過(guò)周期性暫停的方法使其更低，以延長(zhǎng)電池壽命。它還提供進(jìn)一步降低電流消耗的待機(jī)模式。表 2 為其部分管腳說(shuō)明。 nRF401 應(yīng)用說(shuō)明 電氣特性 測(cè)試條件： VDD = +3V DC, VSS = 0V, TA= 25 C to +85 C 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）