2022年基于单片机的无线射频收发系统课程设计.docx
《2022年基于单片机的无线射频收发系统课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年基于单片机的无线射频收发系统课程设计.docx(34页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品学习资源基于单片机地无线射频收发系统摘要:随着现代电子技术地飞速进展,通信技术也取得了长足地进步.在无线通信领域,越来越多地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地无线电专业学问和价格高昂地专业设备,因而影响了用户地使用和新产品地开发.nRF24L01 是一个为 433MHzISM 频段设计地无线收发芯片,它为短距离无线数据传输应用供应了较好地解决方法, 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地设计思路及实现方案,给出了基于无线射频芯片nRF24L01 和 STC89C52 单片机地无线数据传输
2、模块地设计方法,具体分析了各部分实现原理,并对系统地传输距离、传输数据地正确性进行了测试 .试验说明,该系统性能稳固,具有较强地抗干扰才能,有较强地有用价值.关键词:无线通信无线数据传输模块单片机 射频欢迎下载精品学习资源目 录前 言 11系 统 设 计 11. 1 系 统 设 计 21. 2 实 现 过 程 22系 统 组 成 22. 1射 频 收 发 控 制 模 块 32.1.1无线射频收发芯片nRF24L01介绍 32. 1. 2稳 压 部 分 52. 2 单 片 机 控 制 部 分 62.2.1STC89C52RC 功能介绍62. 2. 2内 部 结 构 62. 2. 3串 口 通 信
3、 82. 3显 示 部 分 1 03 软 件 设 计 1 13. 1主 程 序 流 程 图 1 13. 2数 据 收 发 子 程 序 流 程 图 1 23. 3键 盘 子 程 序 流 程 图 1 34 测 试 结 果 及 分 析 1 34. 1硬 件 电 路 测 试 1 44. 2系 统 测 试 1 44. 2. 1测 试 方 法 1 44. 2. 2功 能 测 试 及 分 析 1 45 结 论 1 66 参 考 文 献 1 7 致 谢 1 8 附 录 1 : 无 线 发 射 系 统 电 路 图 1 9附录 2:发送程序 20欢迎下载精品学习资源前言相伴着短距离、低功率无线数据传输技术地成熟,
4、无线数据传输被越来越多地应用到新地领域 .与有线通信方式相比,无线通信以其不需铺设明线,使用便利等一系列优点,在现代通信领域占重要位置 .但以往地无线产品存在范畴和方向上地局限 .例如,一些无线产品在使用时,无法将信息反馈给掌握者;仍有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息,假如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地转变,而且可以大大降低成本.正如人们所发觉地,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,采纳 89C52单片机完成数据地处理和掌握择成本低地收发芯片,就会显现很多新应用 .本次设计主要是利
5、用无线收发电路,加上单片机掌握与液晶显示制成一套完整地数据收发系统.考虑到目前市场上地一些需求,设计地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,接口简洁.欢迎下载精品学习资源第一章 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地需要,接 收器和数据终端之间地数据传输通过NRF24L01进行,构成点对点无线数据传输系统.整个系统中,两数据终端之间地无线通信采纳433MHz 地频段作为载波频率,收发通过串口通信.无线数据收发系统可以分为无线收发掌握电路、单片机掌握电路、显示电路和按键电路四部分组成,系统原理框如
6、图1-1 所示:单无无单液片线线片晶按机收收机显键系发发系示统器器统屏图 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地信息.按键与单片机地STC89C52RC 地P3.2-P3.5 口相接,单片机地 P1.0 口掌握信息地发送与接收,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;接收端地收发器通过解调,将载波信号转换为数字信号,完成信息传输过程;收发器地输出端通过 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地过程 .
7、本系统采纳地是半双工传送方式 . 所谓半双工就是通信地双方均具有发送和接收信息地才能,信道也具有双向传输性能,但是,通信地任何一方都不能同时既发送信息又接收信息,即在指定地时刻,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地过程,而相反方向与其原理相同 .其次章 系统组成欢迎下载精品学习资源2.1 射频收发掌握模块该模块主要由NRF24L01 构成, RF24L01 是一款工作在 2.42.5GHz 世界通用 ISM 频段地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 模式掌握器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器.输出功率频道挑选
8、和协议地设置可以通过SPI 接口进行设置 .2.1.1 无线收发芯片 nRF24L01 介绍图 2-1NRF24L01 引脚图表 2-1 NRF24L01 主要引脚说明表接口电路管脚说名称管脚功能说明明管脚1GND接地电源电源地2VCC接电源正电源正 .范畴在 1.9-3.6V.3CE模块输入信号由单片机给出信号掌握NRF24L01 模1. 主要引脚功能块内部射频电路工作与否4CSN模块输入信号模块地片选信号,单片机发出信号来掌握答应向模块读或写数据5SCK模块输入信号串行时钟信号 .由单片机发出,来控制模块地读或写地运作节拍6MOSI模块输入信号是单片机向 NRF24L01 发送数据地接口7
9、MISO模块输出信号是 NRF24L01 模块向单片机送数据地接口8IRQ模块输出信号是 NRF24L01 产生中断信号发送给单片机地接口2. 内部结构欢迎下载精品学习资源图 2-2NRF24L01 无线收发芯片内部结构图3. NRF24L01 无线模块特点:(1) GFSK 调制:(2) 硬件集成 OSI 链路层;(3) 具有自动应答和自动再发射功能;(4) 片内自动生成报头和CRC 校验码;(5) 数据传输率为 l Mb/s 或2Mb/s ; 6SPI 速率为 0 Mb/s 10 Mb/s ; 7125 个频道:8 与其他 nRF24 系列射频器件相兼容;4. GFSK 调制本系统中地 N
10、RF24L01是具备 GFSK 调制地无线收发芯片 .GFSK 高斯频移键控调制是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后,再进行FSK 调制地数字调制方式 .它在保持恒定幅度地同时 ,能够通过转变高斯低通滤波器地3dB 带宽对已调信号地频谱进行掌握,具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所期望地特性.因此 ,GFSK 调制解调技术被广泛地应用在移动通信、航空与航海通信等诸多领域中.2.1.2 稳压部分欢迎下载精品学习资源由于 NRF24L01 地 VCC 脚接电压范畴为3.3V3.6V 之间,不能在这个区间之外,超过3.6V将会烧毁模块,因此选用3.3V 电压.该稳压部分电路如下图所
11、示:图 2-3 稳压电路该稳压部分主要由LM317和外围电路构成 .LM317作为输出电压可变地集成三端稳压块, 是一种使用便利、应用广泛地集成稳压块.稳压电源地输出电压可用下式运算:Vo 1.25( 1 R2/R1 )(2-1)因此挑选 R1 为 200 欧姆,为了便于调试R2 使用滑动变阻器.在应用中,为了电路地稳固工作,需要接二极管作为爱护电路,防止电路中地电容放电时地高压把LM317 烧坏 .2.2 单片机掌握部分掌握电路主要组成部分为单片机STC89C52RC ,通过 STC89C52RC 与 nRF905 进行串行通信,并用其掌握NRF24L01地工作模式和 SPI 输入输出,从而
12、调整收发状态.STC89C52RC 仍掌握液晶屏地显示和按键等系统工作.2.2.1 STC89C52RC 功能介绍欢迎下载精品学习资源STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微掌握器,具有8K 在系统可编程Flash 储备器.STC89C52 使用经典地 MCS-51 内核,但做了很多地改进使得芯片具有传统51 单片机不具备地功能 .在单芯片上,拥有敏捷地8 位 CPU 和在系统可编程Flash,使得 STC89C52 为众多嵌入式掌握应用系统供应高敏捷、超有效地解决方案. 具有以下标准功能:8k 字节 Flash, 512 字节RAM , 32 位 I/O 口线,看门狗定时器,内
13、置4KB EEPROM ,MAX810复位电路, 3 个 16 位定时器 /计数器, 4 个外部中断,一个7 向量 4 级中断结构(兼容传统51 地 5 向量 2 级中断结构),全双工串行口 .另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态规律操作,支持2 种软件可挑选节电模式 . 闲暇模式下, CPU 停止工作,答应RAM 、定时器 / 计数器、串口、中断连续工作.掉电爱护方式下, RAM内容被储存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止.最高运作频率 35MHz , 6T/12T 可选 .2.2.2 内部结构STC89C52RC 单片机包含中心处理器、程序储备器ROM
14、 、数据储备器 RAM 、定时器 / 计数器、并行 I/O 口、串行 I/O 口和中断系统等几大单元以及数据总线、地址总线和掌握总线三大总线构成 .1234567891011121314151617181920p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1GNDVCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7EA/VPP ALE/PROGPSEN P
15、2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221图 2-4 STC89C52RC 芯片引脚图(1) 电源和晶振VCC:供电电压. GND :接地 .XTAL1: 反 向 振 荡 放 大 器 地 输 入 及 内 部 时 钟 工 作 电 路 地 输 入 . XTAL2 :来自反向振荡器地输出.(2) I/O 口欢迎下载精品学习资源 P0 口P0 口地字节地址为80H ,位地址为 80H 87H.P0 口既可以作为通用I/O 口使用,也可以作为单片机系统地地址 / 数据线使用 .当作为输出口使用
16、时,由于输出电路是漏极开路,必需外接上拉电阻才能有高电平输出. P1 口P1 口地字节地址为90H ,位地址为90H 97H.P1 口只能作为通用I/O 口使用 .当作为输出口使用时,已能对外供应推拉电流负载,外电路无需再接上拉电阻;当作为输入口使用时,应先向其锁存器写入 “1,”使输出驱动电路地FET 截止 . P2 口P2 口地字节地址为0A0H ,位地址为0A0H 0A7H.P2 口用于为系统供应高位地址,但只作为地址线使用而不作为数据线使用.此外, P2 口也可作为通用 I/O 口使用 . P3 口P3 口地字节地址为0B0H ,位地址为 0B0H 0B7H.P3 口可以作为通用I/O
17、 口使用,但在实际应用中它地其次功能信号更为重要.P3.0 RXD (串行输入口) P3.1 TXD (串行输出口) P3.2 /INT0 (外部中断 0) P3.3 /INT1 (外部中断 1) P3.4 T0(计时器 0 外部输入) P3.5 T1(计时器 1 外部输入)P3.6 /WR(外部数据储备器写选通) P3.7 /RD (外部数据储备器读选通)(3) 4 根掌握线 RST:复位信号 .保持 RST 脚两个机器周期以上地高电平,就可以完成CPU 系统复位操作, 使系统地一些单元内容回到规定值. /PSEN:外部程序储备器读选通信号.在读外部 ROM时, /PSEN 有效(低电平),
18、以实现外部ROM单元地读操作. /EA/VPP :拜访程序储备器掌握信号.当/EA 信号为低电平常,对ROM 地读操作限定在外部程序储备器;而当 /EA 为高电平常,就对ROM 地读操作是从内部程序储备器开头,并可连续至外部程序储备器 . ALE/PROG :地址锁存掌握信号 .在系统扩展时, ALE 用于掌握 P0 口输出地低 8 位地址送入欢迎下载精品学习资源锁存器锁存起来,以实现低位地址和数据地分时传送.此外由于 ALE 是以六分之一晶振频率地固定频率输出地正脉冲,因此也可作为外部时钟或外部定时脉冲使用.2.2.3 串口通信通信主要有两种方式:并行通信和串行通信.并行通信是在传送数据过程
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 基于 单片机 无线 射频 收发 系统 课程设计
限制150内