【正文】 不同的調(diào)制格式，在 915M頻段其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) 500kbps。 nRF2401 它是是一款工作在 ~ 世界通用 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片，它內(nèi)部無線收發(fā)器的頻率發(fā)生器具有增強(qiáng)型 SchockBurstTM 模式，能高效的與低 2 速或中速 CPU結(jié)合提高發(fā)射速度和效率。他功耗極低當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為 6dBm 時(shí)電流消耗為 接收模式時(shí)為 ，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。這些協(xié)議包括 以太網(wǎng)協(xié)議、 令牌環(huán)協(xié)議和 快速以太網(wǎng)協(xié)議等。 1999 年 9 月， IEEE提出 協(xié)議，用于對 協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)充，之后又推出了 、 等一系列協(xié)議，從而進(jìn)一步完善了無線局域網(wǎng)規(guī)范。藍(lán)牙技術(shù)工作于 的 ISM 頻段，基帶部分的數(shù)據(jù)速率為 1Mbit/s，有效無線通信距離為 10~100m，采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。在任意時(shí)間，只要藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)入彼此有效范圍之內(nèi)，它們就會(huì)立即傳輸?shù)刂沸畔⒉⒔M建成網(wǎng)，這一切工作都是設(shè)備自動(dòng)完成的，無需用戶參與。該協(xié)議主要針對家庭無線局域網(wǎng)，其數(shù)據(jù)通信采用簡化的 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 HyperLAN/2 標(biāo)準(zhǔn)： 2020 年 2 月， ETI 的寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)（ Broadband Radio Access Networks， BRAN）小組公布了 HiperLAN/2 標(biāo)準(zhǔn)。 HyperLAN/2 標(biāo)準(zhǔn)定義了動(dòng)態(tài)頻率選擇、無線小區(qū)切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等多種 3 信令和測量方法，用來支持無線網(wǎng)絡(luò)的功 能。在熱點(diǎn)地區(qū)，為商業(yè)人士提供遠(yuǎn)端高速接入因特網(wǎng)的服務(wù)，以及作為WCDMA 系統(tǒng)的補(bǔ)充，用于 3G 的接入技術(shù)，使用戶可以在兩種網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)或進(jìn)行業(yè)務(wù)的自動(dòng)切換，而不影響通信。由於每個(gè)設(shè)備采用的隨機(jī) 時(shí)間不同，所以可以減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。 利用RTSCTS 握手 (handshake)程序，確保接下來傳送資料時(shí)，不會(huì)被碰撞。 CSMA/CA 通過這兩種方式來提供無線的共享訪問，這種顯式的 ACK機(jī)制在處理無線問題時(shí)非常有效。 以協(xié)議為依據(jù)，用 89s52單片機(jī)模擬 SPI總線控制 nRF2401無線模塊，通過對無線模塊合理的配置，可很容易的在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)符合協(xié)議要求點(diǎn)對點(diǎn)的通信。即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有 CSMA\CA意義的無線通信網(wǎng)絡(luò)。 4 2 無線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)與無線模塊 51 單片機(jī)的性能與使用 本設(shè)計(jì)選用被普及使用的性價(jià)比很高的微處理器 AT89S52 作為系統(tǒng)核心，它是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 它還有 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。它來控制 nRF2401 可以很好的互相配合，發(fā)揮各自的功能。 (2) 最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合。 (4) 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制。 (6) 內(nèi)置 天線，體積小巧 15mm X29mm。 5 (8) 內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關(guān)電源均有很好的通信效果。 關(guān)于 nRF2401 的內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖參照下圖 21： 圖 21 nRF2401的內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)與無線模塊的接口 — SPI 總線 SPI 就是串行外圍設(shè)備接口，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為 PCB 的布局上節(jié)省空間，提 供方便。 SPI 的工作模式有兩種：主模式和從模式，無論那種模式，都支持 3Mbit/s 的速率，并且還具有傳輸完成標(biāo)志和寫沖突保護(hù)標(biāo)志。收發(fā)模式由器件配置字決定，由于篇幅所限這里只介紹將 Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式及其配置和應(yīng)用。與射頻協(xié)議相關(guān)的所 有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處： 盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用 (低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射 )；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。 Enhanced ShockBurstTM發(fā)射流程： (1). 把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序送入 nRF24L01。 (3). 微控制器把 CE置高（至少 10us），激發(fā) nRF24L01進(jìn)行 Enhanced 7 ShockBurstTM發(fā)射。 Enhanced ShockBurstTM接收流程： (1). 配置本機(jī)地址和要接收的數(shù)據(jù)包大??； (2). 配置 CONFIG寄存器，使之進(jìn)入接收模式，把 CE置高； (3). 130us后， nRF24L01進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來； (4).當(dāng)接收到正確的數(shù)據(jù)包 (正確的地址和 CRC校驗(yàn)碼 )， nRF2401自動(dòng)把字頭、地址和 CRC校驗(yàn)位移去； (5). nRF24L01通過把 STATUS寄存器的 RX_DR置位 (STATUS一般引起微控制器中斷 )通知微控制器； (6). 微控制器把數(shù)據(jù)從 NewMsg_RF2401 讀出； (7). 所有數(shù)據(jù)讀取完畢后，可以清除 STATUS寄存器。 配置無線模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信 首先，參照附錄硬件電路，并根據(jù) SPI總線的時(shí)序格式寫出 SPI讀寫函數(shù)見附錄 1。 最后，即可通過下面兩個(gè)函數(shù)方便的實(shí)現(xiàn)指定字節(jié)數(shù)，和指定地址的發(fā)送與接收。接收函數(shù)為： jieshou(uchar *f,uchar *s),指針 f， s分別為存放數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和接收地址。 通過軟件對不同的 nRF2401分配不同的地址，至此，用發(fā)送和接收函數(shù)即可進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)自由通信。凡將地理位置不同，并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者 MCU通過通信設(shè)備，且以功能相對完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（主要是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 信息交換 方式及 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 等）實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)資源 共享的系統(tǒng)。 點(diǎn)對多點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) 點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)多采取輪詢的結(jié)構(gòu)， 一個(gè)輪詢通信系統(tǒng) 主要 包括一個(gè)主站和多個(gè)連接到該主站的子站。地址控制部分把一個(gè)預(yù)定的輪詢周期分成多種類型的輪詢間隔，其中每個(gè)輪詢間隔具有一個(gè)不同的輪詢次數(shù)，并且保持對應(yīng)于相應(yīng)輪詢間隔的輪詢目標(biāo)子站的地址。每一個(gè)子站包括另一個(gè)輪詢控制部分，它在該子站被主站輪詢時(shí)發(fā)送一個(gè)答復(fù)。而它的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性很差，因?yàn)槿魏我粋€(gè)站占用無線介質(zhì)的時(shí)間都是未知的。 單片機(jī)的 rs232 串口在通信過程中的應(yīng)用 單片機(jī)的 rs232 串口的原理 串口通訊對單片機(jī)而言意義重大，不 但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對單片機(jī)的控制。 波特率（ Boud Rate）就是在串口通信中每秒能夠發(fā)送的位數(shù)（ bits/second）。其中，模式 0 和模 9 式 2 波特率計(jì)算很簡單，請同學(xué)們參看教科書；模式 1 和模式 3 的波特率選擇相同，故在此僅以工作模式 1 為例來說明串口通信波特率的選擇。在此模式下波特率計(jì)算公式為： 波特率 =（ 1+SMOD） *晶振頻率 /（ 384*（ 256TH1）） 其中， SMOD—— 寄存器 PCON 的第 7 位，稱為波特率倍增位； TH1——定時(shí)器的重載值。這要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)作特點(diǎn)，確定通信的頻率范圍。使用同一晶振頻率在選擇不同的通信速率時(shí)通信時(shí)鐘誤差會(huì)有很大差別。 單片機(jī)的 rs232 串口在無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)調(diào)試 中的應(yīng)用 在本設(shè)計(jì)中所有站收到的和發(fā)送出的數(shù)據(jù)（除系統(tǒng)時(shí)鐘數(shù)據(jù)外）都會(huì)被 MCU都會(huì)通過 RS232串口上傳到 PC機(jī)，并通過串口調(diào)試助手軟件顯示在電腦上。 3 CSMACA的多點(diǎn)多主機(jī)式無線網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)方法 物理層： 通信占用 全球開放 ISM 免費(fèi)使用頻段。 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)幀格式為 前導(dǎo)碼 地址 (35字節(jié) ) 9 位 (標(biāo)志位 ) 數(shù)據(jù) 132字節(jié) CRC 校驗(yàn) 數(shù)據(jù)幀格式 地址、數(shù)據(jù)和 CRC 校驗(yàn)的字節(jié)數(shù)有 MCU 配置控制。 傳輸層： 每次發(fā)送數(shù)據(jù)之前進(jìn)行載波監(jiān)聽，當(dāng)檢測到載波之后，自動(dòng)轉(zhuǎn)換載波頻率，再次監(jiān)聽 ..直到發(fā)現(xiàn)空白頻段，在空白頻段首先發(fā)送一個(gè)字節(jié)的詢問字節(jié)，若正確接收到對方的應(yīng)答則開始正常通信，若超時(shí)未收到應(yīng)答則說明通信沖突，系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間重新詢問，繼續(xù)上邊的過程。 應(yīng)用層： 在這里只是在每秒三次時(shí)間信息作為沖突演示的對象。 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的主程序見附錄 4。標(biāo)準(zhǔn) TTL輸入高電平最小 2V，輸出高電平最小 ,典型值 ,輸入低電平最大 ，輸出低電平最大 ，典型值 。 LSTTL輸入高電平最小 2V，輸出高電平最小 Ⅰ 類 ， Ⅱ 、 Ⅲ 類 ,典型值 ,輸入低電平最大 Ⅰ 類 ， Ⅱ 、 Ⅲ 類 ，輸出低電平最大 Ⅰ 類 ， Ⅱ 、Ⅲ 類 ，典型值 。為了降低功耗 nRF2401 采用的工作電壓為。而他們的 I/O 接口具有兼容性，因此不必做其他的處理。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為 5V177。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng) VCC超過 穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 電路圖如下： 15 圖 51 復(fù)位電路 晶 振電路 電路圖如下： 圖 52 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為 16 電感的頻率范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很 大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。 一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請注意一般 IC 的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。從很大程度上改善了舊無線網(wǎng)絡(luò)輪詢式工作，效率較低和通信不可靠的問 題；同時(shí)也具有很好的移植性，能應(yīng)與用于現(xiàn)今大部分系統(tǒng)與場所。 雖然我們的設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了我們計(jì)劃的功能，但是還是有很多的不足，比如說在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)反應(yīng)速度方面還有很大的欠缺，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識，更好的為祖國的四化服務(wù)。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我們的收獲卻更加豐富。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用性的角度 對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。 19 致 謝 經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在終于要畢業(yè)了。 在此，首先感謝我的老師，感謝各位老師這四年中在學(xué)習(xí)中、生活上的關(guān)心和照顧；其次感謝各位同學(xué)，同學(xué)們在生活中給予很大的幫助，在學(xué)習(xí)上也給極大的鼓舞。無論是在平時(shí)的階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究、設(shè)計(jì)和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。在本次設(shè)計(jì)中我學(xué)到的不僅是科學(xué)知識和工作方法，更學(xué)