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基于单片机的无线射频收发系统-课程设计论文正文大学论文.doc
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基于单片机的无线射频收发系统-课程设计论文正文大学论文.doc
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基于单片机的无线射频收发系统
摘 要:随着现代电子技术的飞速发展,通信技术也取得了长足的进步。在无线通信
领域,越来越多的通信产品大量涌现出来。但设计无线数据传输产品往往需要相当的
无线电专业知识和价格高昂的专业设备,因而影响了用户的使用和新产品的开发。
nRF24L01 是一个为 433MHz ISM 频段设计的无线收发芯片,它为短距离无线数据传
输应用提供了较好的解决办法, 使用 nRF24L01 降低了开发难度,缩短了开发周期,
使产品能更快地推向市场。本文提出了一种应用于无线数据收发系统的设计思路及实
现方案,给出了基于无线射频芯片 nRF24L01 和 STC89C52 单片机的无线数据传输模块
的设计方法,详细分析了各部分实现原理,并对系统的传输距离、传输数据的正确性
进行了测试。试验表明,该系统性能稳定,具有较强的抗干扰能力,有较强的实用价
值。
关键词:无线通信 无线数据传输模块 单片机 射频
目 录
前言 ……………………………………………………………………………………1
1 系 统 设 计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1
1.1 系统设计……………………………………………………………………………2
1.2 实现过程……………………………………………………………………………2
2 系统组成…………………………………………………………………………2
2.1 射频收发控制模块……………………………………………………………3
2.1.1 无线射频收发芯片 nRF24L01 介绍……………………………………………3
2.1.2 稳压部分………………………………………………………………………5
2.2 单片机控制部分……………………………………………………………………6
2.2.1 STC89C52RC 功能介绍…………………………………………………………6
2.2.2 内部结构………………………………………………………………………6
2.2.3 串口通信………………………………………………………………………8
2.3 显示部分…………………………………………………………………………10
3 软件设计………………………………………………………………………………11
3.1 主程序流程图……………………………………………………………………11
3.2 数据收发子程序流程图…………………………………………………………12
3.3 键盘子程序流程图………………………………………………………………13
4 测试结果及分析………………………………………………………………………13
4.1 硬件电路测试……………………………………………………………………14
4.2 系统测试…………………………………………………………………………14
4.2.1 测试方法……………………………………………………………………14
4.2.2 功能测试及分析……………………………………………………………14
5 结论………………………………………………………………………………16
6 参考文献……………………………………………………………………………17
致谢………………………………………………………………………………………18
附录 1:无线发射系统电路图…………………………………………………………19
附录 2:发送程序……………………………………………………………………… 20
前言
伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟,无线数据传输被越来越多地应
用到新的领域。与有线通信方式相比,无线通信以其不需铺设明线,使用便捷等一系
列优点,在现代通信领域占重要地位。
但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。例如,一些无线产品在使用时,无
法将信息反馈给控制者;还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息,如果能
在系统中增加一块小型液晶显示电路,产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变,
而且可以大大降低成本。正如人们所发现的,只要建立双向无线通信-双工通信并且
选无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器NRF24L01设计,采用89C52单片机
完成数据的处理和控制择成本低的收发芯片,就会出现许多新应用。
本次设计主要是利用无线收发电路,加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的
数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求,设计的主要要求是方案成本低,体积
小,低功耗,集成度高,尽量无需调外部元件,传输时间短,接口简单。。
第一章 系统设计
1.1 系统设计
无线数据传输系统有点对点,点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用
的需要,接收器和数据终端之间的数据传输通过 NRF24L01 进行,构成点对点无线数
据传输系统。整个系统中,两数据终端之间的无线通信采用 433MHz 的频段作为载波
频率,收发通过串口通信。
无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按
键电路四部分组成,系统原理框如图 1-1 所示:
图 1-1 无线数据收发系统原理图
1.2 实现过程
当我们需要发送数据时,使用按键来输入所需发送的信息。按键与单片机的
STC89C52RC 的 P3.2-P3.5 口相接,单片机的 P1.0 口控制信息的发送与接收,并且
TXD 端与收发器输入端相连,通过 TXD 将数据传入收发器,收发器接收到数据后,
通过 FSK 调制,将信号发送出去;接收端的收发器通过解调,将载波信号转换为数
字信号,完成信息传输过程;收发器的输出端通过 RXD 端将数字信号输入到单片机;
单片机将数据传送到显示器,这样就完成了一次数据发送与接收并显示的过程。
本系统采用的是半双工传送方式。 所谓半双工就是通信的双方均具有发送和接
收信息的能力,信道也具有双向传输性能,但是,通信的任何一方都不能同时既发送
信息又接收信息,即在指定的时刻,只能沿某一个方向传送信息。所以上述实现过程
只介绍了由一方传送到另一方的过程,而相反方向与其原理相同。
无
线
收
发
器
按
键
单
片
机
系
统
无
线
收
发
器
液
晶
显
示
屏
单
片
机
系
统
第二章 系统组成
2.1 射频收发控制模块
该模块主要由 NRF24L01 构成,RF24L01 是一款工作在 2.4~2.5GHz 世界通用
ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型 SchockBurst
模式控制器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器。输出功率频道选择和协议的
设置可以通过 SPI 接口进行设置。
2.1.1 无线收发芯片nRF24L01介绍
1. 主要引脚功能
图 2-1NRF24L01 引脚图
表 2-1 NRF24L01 主要引脚说明表
接口电路管脚
说明管脚
名称
管脚功能
说明
1
GND
接地电源
电源地
2
VCC
接电源正
电源正。范围在1.9-3.6V。
3
CE
模块输入信号
由 单 片 机 给 出 信 号 控 制
NRF24L01模块内部射频电路工
作与否
4
CSN
模块输入信号
模块的片选信号,单片机发出信
号来控制允许向模块读或写数据
5
SCK
模块输入信号
串行时钟信号。由单片机发出,
来控制模块的读或写的运作节拍
6
MOSI
模块输入信号
是单片机向NRF24L01发送数据
的接口
7
MISO
模块输出信号
是NRF24L01模块向单片机送数
据的接口
8
IRQ
模块输出信号
是NRF24L01产生中断信号发送
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