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基于单片机无线电子点菜系统硬件设计及实现毕业论文设计.doc
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基于单片机无线电子点菜系统硬件设计及实现毕业论文设计.doc
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基于单片机无线电子点菜系统硬件设计及实现
目 录
摘 要 ................................................................IV
ABSTRACT ...............................................................V
第一章 绪论 ............................................................1
1.1 研究背景和意义 ..................................................1
1.3 论文的研究内容 ..................................................4
1.4 内容安排 ........................................................4
第二章 ZIGBEE 协议分析..................................................6
2.1 ZIGBEE 协议框架 ....................................................6
2.2 ZIGBEE 协议优缺点和应用前景 ........................................8
2.2.1 ZigBee 协议的优点 .............................................9
2.2.2 ZigBee 协议存在的问题及解决方案 ...............................9
2.2.3 ZigBee 协议应用前景 ..........................................10
2.3 基于 ZIGBEE 协议的芯片 ............................................10
第三章 基于 ZIGBEE 协议的硬件系统的设计及实现 ..........................14
3.1 STC89C58RD+单片机概述............................................14
3.2 开发板的各个组成部分原理图以及功能...............................15
3.2.1 单片机最小系统组成电路.......................................15
3.2.2 串行口电平转换部分...........................................16
3.2.3 LED 部分 .....................................................17
3.2.4 开发板和无线数据传输模块接口部分.............................17
3.2.5 键盘部分.....................................................18
3.3 无线数据传输模块.................................................19
3.4 无线数据传输模块和开发板的 PCB 图设计.............................20
3.4.1 开发板的 PCB 图.................................................20
3.4.2 无线数据传输模块的 PCB 图.......................................22
第四章 硬件驱动程序和串行口调试工具 ...................................24
4.1 硬件驱动程序.....................................................24
4.1.1 主机端硬件驱动程序...........................................24
4.1.2 移动端驱动程序...............................................28
4.2 串行口调试工具...................................................28
4.2.1 串行通信的基本原理 ...........................................28
4.2.2 程序设计原理 .................................................30
第五章 总结与展望 .....................................................37
5.1 全文总结.........................................................37
5.2 研究展望.........................................................38
致 谢 ................................................................39
参考文献 ..............................................................40
附录 ..................................................................41
摘 要
随着人民生活水平的提高和生活方式的转变,餐饮业具有巨大的投资市场,被
称为中国的黄金产业。无线电子点菜系统是无线通信技术的典型应用,把无线技术
用于餐饮业将会极大提高餐馆的工作效率和服务质量。
论文给出了无线电子点菜系统的完整的硬件平台的设计和实现方案。整个系统
有主机端和移动端两部分组成,无线通信的双方依托一定的硬件平台,按照约定好
的协议来实现数据交换。设计的硬件平台时,首先详细介绍了平台将要用到的一些
芯片,然后使用 Protel 99 SE 设计出了系统的原理图和 PCB(Print Circuit Broad,印刷
电路板)图;在设计的硬件平台的基础上,依据所用芯片的编程原则,在 Windows 环
境下,以 C51 语言为编程语言,开发出了无线通信系统的驱动程序来实现双方约定
的通信协议。文中还附带简要介绍了用到的软件开发工具,以及系统的局限性,并
提出了进一步改进的方案。
为了使整个系统更加完善,用 Visual C++ 6.0 开发了串口调试工具,实现了将远
端数据发送到计算机并以窗口形式显示和通过窗口形式将计算机上的数据发送到远
端,基本达到了论文的设计目的。
关键词 无线通信,ZigBee,单片机,nRF2401
Abstract
Along with the enhancement of the level of the people’s lives and the transformation
of the lifestyle, the dining industry which is called gold industry in China has the huge
investment market. The wireless electronic ordering food system is the typical use of the
technology of wireless communication. Using the technology of wireless communication
in the dining industry will largely improve the working efficiency and the grade of service.
The present paper brings up the plan of the hardware design of the the wireless
electronic ordering food system and how to realize. The overall system is made up of two
parts, one is the main end and the other is the mobile end. Both sides of wireless
correspondence depend on certain hardware platforms. They exchange data according to
the protocol which both sides have agreed on before, and the data is transformed in
specific frame form. When designing the hardware platform, first analyzes the CMOS
chips that will be used in the system. Then, the paper uses Protel 99 SE to design the
principle picture and the PCB picture of the system. In this foundation, according to the
programming rules of the CMOS chips used in the system, the paper exploits the driving
program of the system using C51 programming language in the Windows operating
system. By the way, this paper also briefly introduces the software development kits
which will be used next, analyzes the limitations of system, and also proposes how to
improve it.
In order to make the entire system more comprehensive,the paper also exploits the
serial debugging tool in Visual C++ 6.0 to display the data from remote end in the window
on computer and send data to remote end in the window form. This basically achieves the
goal.
KEY WORLD wireless communication, ZigBee , Single-Chip Microcomputer,
nRF2401
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
人类利用无线通信技术的历史已经有几千年了,古时候用的烽火台就是最原始
的无线通信。但这时候的无线通信技术还只是处于萌芽阶段,只有到 19 世纪末意大
利人马可尼发明无线电报开始,人类才真正开始大规模地利用无线通信技术
[1]
。近数
十年来随着计算机技术和电子技术的发展,无线通信技术更是以日新月异的速度向
前发展,它也成为了通信领域的一个重点研究方向。
现代的无线通信技术是建立在硬件电路的基础上的,因此微电子技术
[2]
的发展直
接制约着无线通信技术的发展。回顾集成电路的发展历程,我们可以看到,自发明
集成电路至今 40 多年以来,"从电路集成到系统集成"这句话是对 IC 产品从 SSI
(Small Scale Integrated,小规模集成电路)到 VLSI(Very Large Scale Integrated 超
大规模集成电路)今天特大规模集成电路发展过程的最好总结,即整个集成电路产
品 的 发 展 经 历 了 从 传 统 的 板 上 系 统 ( System-on-board ) 到 片 上 系 统
(System-on-a-chip)的过程。随着集程度的提高,芯片的体积能耗和成本在逐步
降低。这也使电子产品向便携式和低端市场发展。
虽然微电子的发展历史已经有半个多世纪,但是射频芯片
[1][2]
的发展却是近几
年的事。从分类上来看,射频芯片属于专用集成电路。目前国际上有很多专门生产
射频芯片的公司,例如 Nordic 公司和 Chipcon 公司。这些芯片一般工作在免费频段,
采用专门的调制解调技术,内部集成了很多电路。像 Nordic 公司的 NRF2401 芯片,
它是单片射频收发芯片,工作于 2.4~2.5GHz ISM(Industry Science medicine,工业、
科学、医学)频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功
能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低,以-5dBm 的功
率发射时,工作电流只有 10.5mA,接收时工作电流只有 18mA,多种低功率工作模式,
节能设计更方便。其 DuoCeiverTM 技术使 nRF2401 可以使用同一天线,同时接收两
个不同频道的数据。
无线电子点菜系统是无线通信技术的一个典型应用。近些年来,随着人民生活
水平的提高和生活方式的转变,餐饮业具有巨大的投资市场,被称为中国的黄金产
业。人们在消费过程中对服务质量也有了更高的要求,同时餐馆之间的激烈竞争也
促进了无线通信技术在餐饮业中的应用。无线电子点菜系统的目的就是利用最先进
的 2.4GRF 无线通信技术、嵌入式移动数据库技术
[3][4]
、以及触摸屏的掌上电脑技术,
为餐饮业走向全面数字化提供了完整的解决方案。该系统能够提高餐馆档次、提高
效率、自动结账、避免人为错误、避免跑单、实时监控餐馆状况、提供各种各样统
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omyligaga
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