【正文】 分析了各部分實現(xiàn)原理，并對系統(tǒng)的傳輸距離、傳輸數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行了測試。但設(shè)計無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品往往需要相當(dāng)?shù)臒o線電專業(yè)知識和價格高昂的專業(yè)設(shè)備，因而影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)。專業(yè)課程設(shè)計報告 題 目： 基于單片機(jī)的射頻無線收發(fā)系統(tǒng) 南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院20 13 年 0 7 月 05 日基于單片機(jī)的無線射頻收發(fā)系統(tǒng)摘　要：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，通信技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。在無線通信領(lǐng)域,越來越多的通信產(chǎn)品大量涌現(xiàn)出來。nRF24L01是一個為433MHz　ISM頻段設(shè)計的無線收發(fā)芯片，它為短距離無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了較好的解決辦法, 使用nRF24L01降低了開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，使產(chǎn)品能更快地推向市場。試驗表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，有較強(qiáng)的實用價值。與有線通信方式相比，無線通信以其不需鋪設(shè)明線，使用便捷等一系列優(yōu)點，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域占重要地位。例如，一些無線產(chǎn)品在使用時，無法將信息反饋給控制者；還有一些無線產(chǎn)品不能很好地顯示參數(shù)或狀態(tài)信息，如果能在系統(tǒng)中增加一塊小型液晶顯示電路，產(chǎn)品不僅能向用戶顯示其狀態(tài)或狀態(tài)的改變，而且可以大大降低成本。本次設(shè)計主要是利用無線收發(fā)電路，加上單片機(jī)控制與液晶顯示制成一套完整的數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。 第一章 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有點對點，點對多點和多點對多點三種。整個系統(tǒng)中，兩數(shù)據(jù)終端之間的無線通信采用433MHz的頻段作為載波頻率，收發(fā)通過串口通信。單片機(jī)的 ，并且TXD端與收發(fā)器輸入端相連，通過TXD將數(shù)據(jù)傳入收發(fā)器，收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，通過FSK調(diào)制，將信號發(fā)送出去；接收端的收發(fā)器通過解調(diào)，將載波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成信息傳輸過程；收發(fā)器的輸出端通過RXD端將數(shù)字信號輸入到單片機(jī)；單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳送到顯示器，這樣就完成了一次數(shù)據(jù)發(fā)送與接收并顯示的過程。 所謂半雙工就是通信的雙方均具有發(fā)送和接收信息的能力，信道也具有雙向傳輸性能，但是，通信的任何一方都不能同時既發(fā)送信息又接收信息，即在指定的時刻，只能沿某一個方向傳送信息。第二章 系統(tǒng)組成該模塊主要由NRF24L01構(gòu)成，~ 世界通用ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。3CE模塊輸入信號由單片機(jī)給出信號控制NRF24L01模塊內(nèi)部射頻電路工作與否4CSN模塊輸入信號模塊的片選信號，單片機(jī)發(fā)出信號來控制允許向模塊讀或?qū)憯?shù)據(jù)5SCK模塊輸入信號串行時鐘信號。(4)片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼；(5)數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或2Mb/s；(6)SPI 速率為0 Mb/s～10 Mb/s；(7)125 個頻道：(8)與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容；本系統(tǒng)中的NRF24L01是具備GFSK調(diào)制的無線收發(fā)芯片。它在保持恒定幅度的同時,能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬對已調(diào)信號的頻譜進(jìn)行控制，具有恒幅包絡(luò)、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統(tǒng)所希望的特性。 穩(wěn)壓部分~，不能在這個區(qū)間之外。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。在應(yīng)用中，為了電路的穩(wěn)定工作，需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時的高壓把LM317燒壞。STC89C52RC還控制液晶屏的顯示和按鍵等系統(tǒng)工作。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。圖24 STC89C52RC芯片引腳圖(1) 電源和晶振VCC：供電電壓。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。(2) I/O口① P0口P0口的字節(jié)地址為80H，位地址為80H～87H。當(dāng)作為輸出口使用時，由于輸出電路是漏極開路，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。P1口只能作為通用I/O口使用。③ P2口P2口的字節(jié)地址為0A0H，位地址為0A0H～0A7H。此外，P2口也可作為通用I/O口使用。P3口可以作為通用I/O口使用，但在實際應(yīng)用中它的第二功能信號更為重要。保持RST腳兩個機(jī)器周期以上的高電平，就可以完成CPU系統(tǒng)復(fù)位操作，使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值。在讀外部ROM時，/PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。當(dāng)/EA信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)/EA為高電平時，則對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE用于控制P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。 串口通信通信主要有兩種方式：并行通信和串行通信。1 串口通信方式STC89C52串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。當(dāng)SM0=0，SM1=1時，串行口選擇方式1。各位含義如下：① SM0、SM1：串行口工作方式選擇位。③ REN：串行口允許接收位。④ TI： 串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。因此TI=1，表示幀發(fā)送結(jié)束。在方式1中，當(dāng)接收到停止位時，該位由硬件置位。(2) 串行數(shù)據(jù)緩沖器(SBUF)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF的地址為99 H，用來存放需發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，它由兩個獨立的寄存器組成，一個是發(fā)送緩沖器，另一個是接收緩沖器，它們占用同一地址（99H）。(3) 電源控制寄存器(PCON)PCON的地址為87H，該寄存器的最高位（SMOD）是串行口波特率的倍增位，當(dāng)SMOD=1時，串行口波特率加倍。(4) 中斷允許寄存器（IE）在IE中，ES位為串行中斷允許控制位。3 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收(1) 數(shù)據(jù)發(fā)送在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD端保持高電平。接下來發(fā)送8位數(shù)據(jù)，先發(fā)送低位，最后發(fā)送的是高電平的停止位。先接收起始位，然后依次將采樣RXD端并將數(shù)據(jù)移入移位寄存器中。(3) 波特率的設(shè)定串口方式1的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率決定：（） 其中，SMOD為PCON寄存器最高位的值。則波特率計算公式為：（） 由波特率算出計數(shù)初值，以便進(jìn)行定時器的初始化。第三章 軟件設(shè)計無線數(shù)據(jù)傳輸主要由無線數(shù)據(jù)收發(fā)器NRF24L0STC89C52RC單片機(jī)、顯示器和按鍵組成，收發(fā)器與STC89C52RC間用串行口通信。所以，在整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，無線數(shù)據(jù)的傳輸是最為重要的。 主程序流程圖當(dāng)單片機(jī)上電開始執(zhí)行之后，對液晶和單片機(jī)寄存器進(jìn)行初始化，同時設(shè)置串口控制字及波特率，接著進(jìn)入鍵盤掃描程序和接收程序。主程序流程圖見圖31。nRF2401芯片 “PWRUP” 端接高電平,“FREQ” 端接低電平，分別表示系統(tǒng)在上電后始終處于 “正常工作模式”和“工作頻道為通道1”。當(dāng)按鍵4按下時，STC89C52接收到輸入的低電平信號，使nRF24L01進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)。入口置nRF24L01為接收狀態(tài)判斷按鍵4是否按下置Nrf24L01為發(fā)射狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射YN鍵盤掃描圖32 數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖 鍵盤子程序流程圖下圖為鍵盤子程序流程圖，此流程圖的含義是：當(dāng)有按鍵按下時，程序開始進(jìn)行判斷是哪個按鍵按下，判斷完畢后則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的鍵處理子程序，進(jìn)行字符的輸入或命令的處理，并通過按鍵4把要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗編碼，再把編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 系統(tǒng)測試 測試方法(1) 首先讓電路正常工作，把接收器放在一定的位置，將發(fā)射器從遠(yuǎn)處逐漸靠近接收器，可測到傳送的最遠(yuǎn)距離。(3) 比較發(fā)射器和接收器的數(shù)據(jù)顯示是否相同，以測試傳輸數(shù)據(jù)的正確性。因此，分別選擇了不同的試驗場地來進(jìn)行實驗。(2) 在空曠場地，最遠(yuǎn)的通信距離能夠達(dá)到50m；接收靈敏度為3～5秒；當(dāng)發(fā)送端發(fā)送字母A時，接收端能準(zhǔn)確顯示。在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有人員走動或其它信號出現(xiàn)的時候，通信的距離會變得不穩(wěn)定，這是由于天線是一個輻射器件，任何環(huán)境的改變都會影響天線的性能。后來通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接收器打開時，環(huán)境中的任何信號（數(shù)據(jù)或噪聲）都會被天線捕捉到并被解調(diào)。通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試，該系統(tǒng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)正確、可靠，各元件工作正常。結(jié)論此次設(shè)計將應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域，并且針對當(dāng)前市場上無線產(chǎn)品的不足進(jìn)行了改進(jìn)。此方案采用了較完善的軟硬件設(shè)計和抗干擾措施，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，是一種較好的設(shè)計思路，具有通用性，便于投入實際應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1] ，第2版，電子工業(yè)出版社，2004年，253269.[2] WU Xunwei，HANG Guoqiang. 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