【正文】 的外部偏阻器 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 （ 2021） 9 18 DGUARD 對(duì)數(shù)字噪聲隔離的功率供給連接 19 GND 數(shù)字噪聲隔離的接地 20 SI 連續(xù)配置接口，數(shù)據(jù)輸入 表 22 CC1100引腳說明 Keil C51 簡(jiǎn)介 本次設(shè)計(jì)使用 C 語言編程。在一個(gè)典型系統(tǒng)里， CC1150 和一個(gè)微控制器及若干被動(dòng)元件一起使用。 CC1100 為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評(píng)估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。這個(gè)調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) 500kbps。電路主要設(shè)定為在 31 43 868 和 915MHz 的 ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué)）和 SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以容易地設(shè)置為 300348 MHz、 400464 MHz 和 800928 MHz 的其他頻率上。對(duì)于 CMOS時(shí)鐘、電容或 RC 振蕩器配置，該引腳是外部時(shí)鐘輸入 數(shù)字 I/O 端口 數(shù)字 I/O 端口 數(shù)字 I/O 端口 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 數(shù)字 I/O 或模擬輸入 表 21 C8051F310引腳說明 CC1100 本設(shè)計(jì)采用以 CC1100 射頻芯片為節(jié)點(diǎn)的無線模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于晶體或陶瓷諧振器，該引腳是外部振蕩器電路的反饋輸入 。一個(gè)外部源可以通過將該引腳驅(qū)動(dòng)為低電平（至少 10μs ）來啟動(dòng)一次系統(tǒng)復(fù)位。 圖 22 C8051F310芯片結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用設(shè)計(jì) 6 引腳名稱 引腳說明 VDD 電源 GND 接地 RST/C2CK 器件復(fù)位。 SPIO接口主要完成兩部分工作：在 SPIO編程下單片機(jī)通過 SPIO接口配置 CC1100的工作參數(shù)，這主要是對(duì)配置寄存器進(jìn)行設(shè)置；在發(fā)射模式下單片機(jī)按照 SPIO接口時(shí)序要求將發(fā)送數(shù)據(jù)寫 入 CC1100的發(fā)送寄存器中，接收模式下單片機(jī)將 CC1100接收到的數(shù)據(jù)通過 SPIO接口讀入單片機(jī)內(nèi)的接收緩沖區(qū) 。接收到的字節(jié)被傳送到接收緩沖器。作為從器件，由主器件控制串行時(shí)鐘，從 MOSI 移入數(shù)據(jù)，從 MISO 引腳移出數(shù)據(jù)。 SPI0主 器件立即在 MOSI線上串行移出數(shù)據(jù)，同時(shí)在SCK上提供串行時(shí)鐘。當(dāng)處于主方式時(shí)，向 SPI0數(shù)據(jù)寄存器寫入一個(gè)字節(jié)時(shí)是寫發(fā)送緩沖器。當(dāng) SPI0 作為主器件時(shí)產(chǎn)生該信號(hào)。當(dāng)作為從器件工作在 3 線鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 （ 2021） 5 方式時(shí)， MISO 由移位寄存器的 MSB 驅(qū)動(dòng)。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)最高位在先。 主輸入、從輸出（ MISO）： 主入從出（ MISO）信號(hào)是從器件的輸出和主器件的輸入，用于從從器件到主器件的串行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù) 據(jù)傳輸時(shí)最高位在先。 SPIO 主要使用 3 個(gè)信號(hào)： 主輸出、從輸入（ MOSI）： 主出從入（ MOSI）信 號(hào)是主器件的輸出和從器件的輸入，用于從主器件到從器件的串行 數(shù)據(jù)傳輸。 C8051F310 單片機(jī)具有一個(gè)增強(qiáng)型外設(shè)接口 SPIO，它具有訪問一個(gè)全雙工同步串行總線的能力。 A/D 轉(zhuǎn)換可以有 6 種啟動(dòng)方式：軟件命令、定時(shí)器 0 溢出、定時(shí)器 1 溢出、定時(shí)器 2 溢出、定時(shí)器 3 溢出或外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 1LSB。 C8051F310 內(nèi)部有一個(gè) 10 位 SAR ADC 和一個(gè) 25 通道差分輸入多路選擇器。 UART0 是一個(gè)異步、全雙工串口，它提供標(biāo)準(zhǔn) 8051 串行口的方式 1 和方式 3。系統(tǒng)時(shí)鐘可以有外部振蕩器電路、內(nèi)部振蕩器或內(nèi)部振蕩器分頻后提供。 PCA 由一個(gè)專用的 16 位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器和 5個(gè) 16 位捕捉 /比較模塊組成。 C8051F310 還有一個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列 PCA0，提供增強(qiáng)的定時(shí)器功能。 C8051F310 內(nèi)部有 4 個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器。每個(gè)中斷源都可以被獨(dú)立地編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)中的一個(gè)：低優(yōu)先級(jí)或高優(yōu)先級(jí)。 CIP51 包含一個(gè)擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)，支持 14個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。 C8051F310 有 29 個(gè) I/O 引腳，每個(gè)引腳都可以被定義為通用 I/O（ GPIO）或模擬輸入。程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共享同一個(gè)地址空間，但用不同的指令類型訪問。 CIP51 系統(tǒng)控制器的 存儲(chǔ)器組織與標(biāo)準(zhǔn) 8051 的存儲(chǔ)器組織類似。 CIP51內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8051 的所有外設(shè)部件，包括 4個(gè) 16位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、一個(gè)增強(qiáng)型全雙工 UART、一個(gè)增強(qiáng)型 SPI、 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 128 字節(jié)特殊功能寄存器（ SFR）地址空間及 29 個(gè) I/O端口。其主要組成： ? 高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP51 內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS） ? 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） ? 帶模擬多路器、真正 10位 200 ksps 的 25通道單端 /差分 ADC ? 高精度可編程的 25MHz 內(nèi)部振蕩器 ? 16KB 可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲(chǔ)器 ? 1280 字節(jié)片內(nèi) RAM ? 硬件實(shí)現(xiàn)的 SMBus/ I2C、增強(qiáng)型 UART 和增強(qiáng)型 SPI串行接口 ? 4 個(gè)通用的 16位定時(shí)器 ? 具有 5 個(gè)捕捉 /比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器陣列（ PCA） ? 片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 ? 片內(nèi)電壓比較器 ? 29 個(gè)端口 I/O（容許 5V輸入） C8051F310 的 MCU 系統(tǒng)控制器的內(nèi)核是 CIP51微控制器。 芯片簡(jiǎn)介 C8051F310 本設(shè)計(jì)的 CPU 采用最新單片機(jī) C8051F310。在長(zhǎng)距離的無線通信中，還 需要中繼站。 圖 21 無線通信基本結(jié)構(gòu) 典型的無線通信結(jié)構(gòu)包括一個(gè)無線發(fā)射器 (包括數(shù)據(jù)源、調(diào)制器、 RF 源、 RF 功鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 （ 2021） 3 率放大器、天線、電源 )和一個(gè)無線接收器 (包括數(shù)據(jù)接收電路、 RF 解調(diào)器、譯碼器、RF 低噪聲放大器、天線、電源 )。 無線通信系統(tǒng)主要包括兩部分 —— 發(fā)送端和接收端。我們平時(shí)的交談其實(shí)就是一種最簡(jiǎn)單的無線通信，從他人口中發(fā)出的抑揚(yáng)頓挫的聲音，通過空氣，傳輸?shù)轿覀兊亩?朵中，經(jīng)過我們大腦的處理，轉(zhuǎn)換成為可被理解的各種概念。無線通信與有線通信的用途完全相似，兩者的最大不同是在于傳輸數(shù)據(jù)的媒介不同。用相同的芯片組成遙控器電路，控制 LED。遙控器硬件由 CPU、無線模塊和按鍵組成，可以用來控制主板的 LED。主板硬件由 CPU、數(shù)碼管、無線模塊和蜂鳴器組成。 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題是單片機(jī)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用設(shè)計(jì)。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的性能優(yōu)異 ,其顯著的特點(diǎn)是 所需外圍元件少 ,因而設(shè)計(jì)非常方便。隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，各種無線技術(shù)層出不窮，今天整個(gè)無線領(lǐng)域已經(jīng)呈現(xiàn)出了一派繁榮的景象。按照媒介可分為光通信、微波通信、聲波通信等；按照傳輸距離可分為長(zhǎng)距離無線通信和短距離無線通信；按照頻段可分為 15M 頻帶無線通信、軍用頻帶無線通信、航空頻帶無線通信等；按照傳輸?shù)男畔⒖煞譃闊o線控制、語音無線通信、海量數(shù)據(jù)無線通信等；按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)來分可分為無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、 HomeRF、 ZigBee、無線 USB、 Wi— Fi、 WiMAx、UWB 等。它與有線數(shù)傳相比主要有布線成本低、安裝簡(jiǎn)便、便于移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，而且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和快速普及，越來越多的基于單片機(jī)為微控制器的的測(cè)控設(shè)備或智能儀器 儀表都需要通過互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或傳輸數(shù)據(jù)。 隨著計(jì)算機(jī)、通信和無線技 術(shù)的逐步融合，在傳統(tǒng)的有線通信的基礎(chǔ)上，無線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它 具有快捷、方便、可移動(dòng)和安全等優(yōu)勢(shì)，所以廣泛應(yīng)用到遙控玩具、汽車電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和電氣自動(dòng)化等。雖然目前無線通信在整個(gè)數(shù)據(jù)通信中所占的比例還比較小，但它的發(fā)展勢(shì)頭很強(qiáng)。在向往自由和希望隨時(shí)隨地進(jìn)行通信的今天，人們逐漸 把目光轉(zhuǎn)向了無線通信方式，無線通信技術(shù)在特殊的工作環(huán)境中有許多優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于分散、移動(dòng)的控制對(duì)象可以方便的實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)通信；對(duì)于物理布線困難的地方，采用無線通信技術(shù)可以節(jié)省大量財(cái)力；對(duì)于需要組網(wǎng)的以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等有線通信系統(tǒng)，選擇無線通信技術(shù)可以避免大量的布線工作，同時(shí)也避免了有線網(wǎng)由于線路故障而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的弊病。目 錄 1 概 述 ............................................................... 1 課題研究背景及意義 ................................................ 1 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 ...................................................... 2 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................ 2 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理 .............................................. 2 芯片簡(jiǎn)介 .......................................................... 3 CC1100 .......................................................... 6 Keil C51 簡(jiǎn)介 ...................................................... 9 3 硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................ 9 主機(jī)模塊 .......................................................... 9 CPU 控制無線模塊收發(fā)數(shù)據(jù) ........................................ 10 音符演奏及數(shù)碼顯示 ............................................. 11 遙控器模塊 ....................................................... 14 電源模塊 ......................................................... 14 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................... 14 初始化配置 ....................................................... 14 收發(fā)數(shù)據(jù) ......................................................... 16 數(shù)碼管掃描 ....................................................... 17 PWM 功能 .......................................................... 17 無線遙控器 ....................................................... 18 5 編譯調(diào)試 ........................................................... 18 6 結(jié)束語 ............................................................. 22 致 謝 ............................................................. 23 參考文獻(xiàn) ............................................................. 24 附 錄 ............................................................. 25 附錄 1 CC1100 的寄存器及其配置 ....................................... 25 附錄 2 程序清單 ...................................................... 28 附錄 3 系統(tǒng)硬件電路原理圖 ............................................ 39 附錄 4 系統(tǒng)硬件電路 PCB 圖 ............................................ 39 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書 （ 2021） 1 單片機(jī)無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用設(shè)計(jì) 1 概 述 課題 研究背景及意義 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，微電子技術(shù)的 不斷進(jìn)步極大