【正文】 兩個方面，調(diào)試過程是 反復(fù)進行的，在調(diào)試過程中會遇到各種問題，根據(jù)這些問題需要對系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計 進行修改，這樣邊調(diào)試邊修改最終達到預(yù)期的效果。 特別注意電源系統(tǒng)的檢查， 以防止電源的短路和極性錯誤。 （3）在硬件沒有問題的前提下就可以進行程序的調(diào)試了，調(diào)試時先部分調(diào)試再整 體調(diào)試，直到程序正常運行。C8051F310 芯片的引腳間距 非常小， 這給焊接時帶來極大困難， 極易造成虛焊現(xiàn)象， 焊接后要對每個引腳仔細檢查。 （1）通信距離測試 首先在理論上計算一下自由空間傳播時的無線通信距離，所謂自由空間傳播是指天 線周圍為無限大真空時的電波傳播，它是理想傳播條件。通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度 和工作頻率有關(guān)。當無線通信模塊的工作頻 率為 433MHz，發(fā)射功率為 0dBm（1mW） ，接收靈敏度為93dBm（數(shù)據(jù)傳輸率為 250kbps） 時，計算在自由空間的傳播距離。 這是理想狀況下的傳輸距離，在實際應(yīng)用中，由于無線通信要受到各種外界因素的 影響，如大氣、阻擋物、多徑效應(yīng)等，這些不確定因素造成的損耗會使得通信距離與理 論計算的傳輸距離相差很大。天線的種類比較多，設(shè)計起來也比較復(fù)雜。四分之一波長天線 是最簡單的天線，如果無線通信模塊的工作頻率為 433MHz，通過計算可以得出無線通 信模塊四分之一波長天線的長度大約為 17 厘米左右，這樣的長度很明顯不適合無線遙 控開關(guān)的使用。彈簧螺旋型天 19 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 20 頁 共 41 頁 線在方向性和有效性上能夠很好的滿足無線遙控開關(guān)的要求，不足之處在于彈簧螺旋型 天線的體積較大，需要占用更大的空間，為了減小彈簧螺旋型天線的占用空間，本文選 用不帶有塑膠保護的彈簧螺旋型天線。 通過無線遙控開關(guān)控制器和無線遙控開關(guān)接收器來測試無線通信模塊的通信距離。在無線 通信模塊工作頻率為 433MHz，發(fā)射功率為 0dBm（1mW） ，無線數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbps 的條件下，經(jīng)過多次測試，在室外空曠地帶，本文制作的無線模塊通信距離在 30 米左 右；在室內(nèi)實驗室，本文制作的無線模塊通信距離在 20 米左右。在軟件上對 CC1101 進行重新配置，增加發(fā)射功率和降低無線數(shù)據(jù)傳輸速率可以得 到更遠的通信距離。從表中可以看出，理想狀態(tài)下工作頻率對接收模式影響不大，對發(fā)送模式影 響較大，工作頻率越低功耗越低，所以選擇較低的工作頻率能夠降低無線遙控開關(guān)的功 耗。 CC1101 支持 4 種工作頻率，即 3143868 和 915MHz，它們都屬于 ISM 頻段，不需要申請。 表 41 無線通信模塊理論耗電量 工作頻率（MHz） 發(fā)射功率 （dBm） Tx 理論值（mA） 315 +10 0 433 +10 0 868 +10 0 915 +10 0 Rx 理論值（mA） 20 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 21 頁 共 41 頁 無線通信模塊的程序設(shè)計與實現(xiàn) 無線數(shù)據(jù)通信最重要的是如何保證系統(tǒng)通信的可靠性,減少通信沖突和降低誤碼率 等問題，這也正是本文開發(fā)無線反饋系統(tǒng)的關(guān)鍵。CC1101 通過 4 線 SPI 兼 容接口 （SI,SO,SCLK 和 CSn） 配置， 無線遙控開關(guān) CC1101 的接口方式如圖 所示， 這個接口同時用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。SI 和 SO 為數(shù)字 傳輸管腳，SI 用于數(shù)據(jù)輸入，SO 用于數(shù)據(jù)輸出，SCLK 為同步時鐘，在時鐘的上升沿 數(shù)據(jù)被寫入或讀出。 圖 CC1101 讀寫操作時序圖 在讀或是寫寄存器時，首先要在 SI 管腳寫入寄存器地址字節(jié)。當執(zhí)行寫寄存器操作時，讀寫位為 0；當執(zhí)行讀操 作時，讀寫位為 1。 對 CC1101 的 TX FIFO （發(fā)射先進先出堆棧）和 RX FIFO（接收先進先出堆棧）也可以用同樣的讀寫方式進行 訪問，只是使用與配置寄存器不同的地址段加以區(qū)別。由于 CC1101 的寄 存器比較多，為了提高程序的執(zhí)行效率，編寫了相應(yīng)的函數(shù)來進行寄存器配置，函數(shù)名 和功能如表 42 所示。 （1）工作頻率的設(shè)置 根據(jù) CC1101 數(shù)據(jù)手冊可知，F(xiàn)REQFREQ1 和 FREQ0 三個寄存器負責(zé)工作頻率控 制。 f carrier = f xose 2 16 FREQ [ 23 : 00 ] 　　　　 ( 4 . 2 ) 將所選工作頻率和晶振頻率這兩個值代人 （） 式中得 FREQ[23:0]=1091426=0x10A762, 即 FREQ2=0x10,FREQ1=OxA7,FREQ0=0x62。無線數(shù)據(jù)傳輸速率越高，傳輸時間越短，本文選擇無線數(shù)據(jù)傳輸 速率為 250kbps， 根據(jù)()式， 可計算出 MDMCFG4 寄存器中的 DRATE_E[3:0]位和寄存 器 MDMCFG3 的值。 （3）數(shù)據(jù)包格式的設(shè)置 CC1101 支 持 多 種 數(shù) 據(jù) 包 格 式 用 戶 可 以 根 據(jù) 需 要 進 行 選 擇 。無線遙控開關(guān)的地址通過 DEVICE_ADDR[7:0]寄存器來設(shè)置， 最大地址為 255。 SPI 接口由 SDI（串行數(shù)據(jù)輸入） ，SDO（串行數(shù)據(jù)輸出） ，SCK（串行移位時鐘） ，CS（從 使能信號）四種信號構(gòu)成，CS 決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒有 CS 信號， 則只能存在一個從設(shè)備，主設(shè)備通過產(chǎn)生移位時鐘來發(fā)起通訊。在 SPI 傳輸中， 數(shù)據(jù)是同步進行發(fā)送和接收的。 SPI 模塊為了和外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時鐘極性 和相位可以進行配置，時鐘極性（CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。 時鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳 輸協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)傳輸。SPI 主模塊和與之通信的外 設(shè)音時鐘相位和極性應(yīng)該一致。用于 CPU 與各種外圍器件進 行全雙工、同步串行通訊?？梢援斪髦?機或從機工作。發(fā)送結(jié)束 中斷標志?？偩€競爭保護 等。這個接口同時用作寫和 讀緩存數(shù)據(jù)。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。 當 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。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。 表 43 SPI 接口定時要求 參數(shù) FSCLK SCLK 頻率 100 納秒延遲之間插入地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)（單一存?。?或地址和數(shù)據(jù)之間，數(shù)據(jù)字節(jié)之間（突發(fā)存?。?。 （1） CC1101 配置寄存器位于 SPI 地址從 0x00 到 0x2F 之間。當對寄存器寫時，每當一個待寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)傳輸?shù)?SI 腳時，狀態(tài)字節(jié)將 被送至 SO 腳。這個地 址在內(nèi)部計數(shù)器內(nèi)設(shè)置起始地址。突發(fā)訪問，不管是讀訪問還是寫訪問，必須通過設(shè)置 CSn 為高來終止。 狀態(tài)寄存器只讀。命令 濾波可被視為 CC1101 的單字節(jié)指令。 這些命令用來關(guān)閉晶體振蕩器，開啟傳輸模式和電磁波激活等。 命令濾波寄存器的訪問和一個寄存器的寫操作一樣，但沒有數(shù)據(jù)被傳輸。一個 命令濾波可能在任何其他 SPI 訪問之后，而不需要將 CSn 拉至高電平。 （3） 字節(jié) TX FIFO 和 64 字節(jié) RX FIFO 通過 0x3F 被訪問。TX FIFO 是只寫的，而 RX FIFO 是只讀的。單字節(jié)訪問方式期望地址的突發(fā)位 為 0 及 1 數(shù)據(jù)字節(jié)。突發(fā) 訪問方式允許一地址字節(jié)， 然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)， 直到通過設(shè)置 CSn 為高來關(guān)斷訪問。對于機電一體化的設(shè)計人員，往往需 要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。象虛定義各輸入/輸出（I/O）的功能、數(shù)據(jù)的傳輸交換形式、與外部設(shè)備 接口及它們的地址分配、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的使用區(qū)域、主程序子程序使用的空 間、顯示（如有的話）等數(shù)據(jù)暫存區(qū)的選擇、堆棧區(qū)的開辟等等因素。這種情況下一般要求采用實在時地任務(wù)操作 系統(tǒng)，并要求這個系統(tǒng)具備優(yōu)良的實時控制能力。理論 和實踐都證明， 這種方法是行之有效的。程序編寫時，首先需對用到的 參數(shù)進行定義，和標號的定義一樣，使用的字符必須易于理解，可以使用英文單詞和漢 語拼音的縮寫形式，這對今后自己的辨讀和排錯都是有好處的。 CC1101 無線收發(fā)程序設(shè)計 通過對 CC1101 進行正確的參數(shù)配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。當 CC1101 狀態(tài)不正常時可以通過 程序控制來復(fù)位芯片，復(fù)位的時序如圖 所示。 26 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 27 頁 共 41 頁 圖 無線數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖 無線通信模塊的發(fā)射部分程序如下 // CC1101 發(fā)送一組數(shù)據(jù) //***************************************************************************** void halRfSendPacket(unsigned char *txBuffer,unsigned char size) { halSpiWriteReg(CCxxx0_TXFIFO, size)。 //寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù) halSpiStrobe(CCxxx0_STX)。 以下是通信模塊接收數(shù)據(jù)的一部分程序及注解 // CC1101 接收一組數(shù)據(jù),并放入緩沖區(qū) //***************************************************************************** if ((halSpiReadStatus(CCxxx0_RXBYTES) amp。 //讀出第一個字節(jié)為該幀 數(shù)據(jù)長度 if (packetLength == length) //所要的有效數(shù)據(jù)長度小于等于接收到的數(shù)據(jù)包的長度 { halSpiReadBurstReg(CCxxx0_RXFIFO, rxBuffer, packetLength)。//讀出 CRC 校驗位 if (status[1] amp。 return 1。 28 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 29 頁 共 41 頁 圖 發(fā)射模塊流程圖 圖 接收模塊流程圖 29 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 30 頁 共 41 頁 在發(fā)射時， CC1101 設(shè)置在待機和 SPIO 編程狀態(tài)， 將 然后在進行射頻寄存器的初始 化設(shè)置后，給鍵盤賦初值，鍵盤有健按下時，單片機通過掃描鍵盤讀出按鍵值，然后把 該按鍵值打包等待發(fā)送，單片機發(fā)送數(shù)據(jù)時，單片機按照 SPIO 接口時序把要發(fā)送的數(shù) 據(jù)寫入 CC1101，再初始化發(fā)射端的地址，且應(yīng)當與接收端的地址相互匹配，發(fā)射端發(fā)射 的數(shù)據(jù)有效寬度必須與接收端設(shè)置一致。發(fā)送完成后，相應(yīng)的引腳被置低，CC1101 回到 待機模式。接著，將數(shù)據(jù)通過 SPIO 接口傳輸?shù)絾纹瑱C中， 接收完成后 CC1101 繼續(xù)進入待機狀態(tài)。為了解決軟件調(diào)試的問題，第二種是硬件調(diào)試，硬件調(diào)試其實也 需要計算機軟件的配合，大致過程是這樣的：計算機軟件把編譯好的程序通過串行口、 并行口或者 USB 口傳輸?shù)接布{(diào)試設(shè)備中（這個設(shè)備叫仿真器） ，仿真器仿真全部的單 片機資源（所有的單片機接口，并且有真實的引腳輸出） ，仿真器可以接入實際的電路 中，然后與單片機一樣執(zhí)行。不僅如此，還可以通過 計算機斷的軟件實現(xiàn)單步、全速、運行到光標的常規(guī)調(diào)試手段。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠距 離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)汀木W(wǎng)絡(luò)中下一個串口調(diào)試助手，串口調(diào)試助手發(fā)送狀態(tài)如圖 所示。 30 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 31 頁 共 41 頁 圖 串口調(diào)試助手發(fā)送 圖 串口調(diào)試助手接收 31 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 32 頁 共 41 頁 在無線通信模塊和無線反饋控制器調(diào)試成功后，對無線通信模塊進行了誤碼率測 試，如圖 所示。 圖 無線通信模塊誤碼率測試 鍵盤調(diào)試安排在通信調(diào)試通過后，鍵盤調(diào)試就比較簡單，完全可以借助于顯示器， 利用程序進行調(diào)試。 調(diào)試的結(jié)果如下，在常態(tài)下，開關(guān)為常開狀態(tài)，每按下一次按鍵，相應(yīng)的開關(guān)閉合 或開啟，開關(guān)的閉合和開啟由LED 燈的亮滅來顯示。 首先在選擇畢業(yè)設(shè)計課題時， 我本著鞏 固所學(xué)理論知識，加強實際動手能力，增加對現(xiàn)代科技特別是通信方面的了解，圓滿完 成大學(xué)本科學(xué)業(yè)的想法，選了多路無線遙控開關(guān)的設(shè)計這一實際而又有挑戰(zhàn)性的課題。這次畢業(yè)設(shè)計歷時至少 3 個月，從一開始的確定課 題，到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)，再有就是近來的調(diào)試和測試過程，這一切都使我的 理論知識和動手能力得到很大的加強，可以說是對電路知識的一次全面綜合。這次畢設(shè)還是 對我的鉆研精神，面對困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗。 為完成這次畢設(shè)，我復(fù)習(xí)鞏固了所學(xué)的電子電路等課程知識，并自學(xué)了《C8051F 系列單片機與短距離無線數(shù)據(jù)通信》《SOC 技術(shù)原理應(yīng)用》等課程的部分知識內(nèi)容，為 、 深入認識當今無線通信的技術(shù)及發(fā)展，我在圖書館、互連網(wǎng)上查閱了大量的相關(guān)知識。并且制作了一套無線遙控開關(guān)板， 通過近三周的測試與調(diào)試后，測試了無線遙控開關(guān)的實際通信距離，得到了部分合理數(shù) 據(jù)，并進行認真的分析，得出結(jié)論，基本完成了本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 （3）本課題研究的不足及原因分析： 這次畢業(yè)設(shè)計的完成中，主要任務(wù)都得到了比較好的完成，該無線遙控開關(guān)的研制 工作中還存在不足之處有待于進一步研究，比如無線模塊的通信距離較近，優(yōu)化無線模 塊以達到更遠的通信距離；以及對通信協(xié)議的優(yōu)化，探索一種更合理、更高效的通信協(xié) 議等都可以提高該無線遙控開關(guān)的工作效率。這次畢業(yè)設(shè)計的完成為以后在電子產(chǎn)品硬件產(chǎn)品的設(shè) 計開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)，樹立獨立從事產(chǎn)品研發(fā)的信心，并在這種能力上得到了較為 充分的鍛煉。 首先感謝導(dǎo)師王守華老師把我?guī)нM一個新領(lǐng)域——