单片机的无线数据传输模块毕业设计(共32页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上四川理工学院成人教育学院 毕业设计(论文) 题 目 基于单片机控制的WIFI无线传输模块的设计 教学点 重庆科创职业学院 专 业 通信工程 年 级 2011级 姓 名 吴 敏 指导教师 贾 俊 霞 定稿日期: 2014年4月 25 日专心-专注-专业四川理工学院成人教育学院毕业设计(论文)任务书学生姓名吴敏专业班级通信工程ZB设计(论文)题目基于单片机控制的WIFI无线传输模块的设计接受任务日期2013年12月18日完成任务日期2014年4月25日指导教师(签名)贾俊霞指导教师单位重庆科创职业学院设计(论文)内容目标内容:(1) 针对系统的需求选择合适的无线数据传输模
2、块。(2) 根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路。(3) 编写控制无线数据传输器件进行数据。目标:(1) 单片机系统:通过串口传输向上位机发送数据,同时,控制无线数据传输模块(2) 外围电路:无线数据传输模块和单片机之间的接口电路(3) 程序:编写单片机控制无线数据传输模块实现单片机的无线数据传输传输的程序设计(论文)要求(1)机无线数据传输系统的总体方案(2)要求用AT98S51单片机设计软硬件(3)信息的发射与接收,单片机具有无线数据传输的功能参考资料(1)数据传输原理 清华大学通信教材编写小组 北京人民邮电出版社(2)红外技术基础与应用 记红 北京科技出版社(3)单片机原理及其嵌
3、入式应用教程 王一怀 北京北京希望电子出版社注:此表由指导教师填写后发给学生,学生按此表要求开展毕业设计(论文)工作。基于单片机控制的WIFI无线传输模块的设计摘 要随着社会的发展,人们期望能随时随地、不受时空限制地进行信息交互。当今的各种智能化控制系统也离不开数据信息的传输。有很多的电器产品(如一些家用电器)的操作控制也都采用了无线数据传输方式,一些无线数据传输功能相对简单的电器产品,无线数据传输信号的接收识别往往采用与编码调制芯片配套的译码芯片。而无线数据传输功能比较复杂的一些电器产品,无线数据传输信号的识别与译码多采用单片机,其编码调制方法也有多种。下面介绍一种常用的无线数据传输信号的编
4、码方法,以及用单片机对其进行识别的程序设计方法,以供参考。设计了一种基于AT89S51单片机的无线数据传输方案,并简要介绍了无线数据传输抗干扰措施并给出软件设计实例。关键词:无线数据传输;片机; 编码; 解码Design of WIFI wireless transmission module based on MCU AbstractWith the development of society, people expect to whenever and wherever possible, without time limit for information interaction. T
5、ransmission of various intelligent current control system also cannot do without data information. There are a lot of electrical products (such as some of the household appliances) operation control have also used a wireless data transmission, electrical products some wireless data transmission func
6、tion of relatively simple, receiving and identifying the wireless data transmission signal is often used in decoding chip and supporting code modulation chip. Some appliances wireless data transmission function is relatively complex, recognition and decoding of wireless data transmission signal by M
7、CU, the modulation and coding methods are various. The coding method is a commonly used wireless data transmission signal, as well as the MCU to carry on the program design method of identification, for reference. Design of a wireless data transmission scheme based on AT89S51 single chip microcomput
8、er, and briefly introduces the wireless data transmission, anti-interference measures and gives the software design example.Key words:Wireless data transmission; single-chip microcomputer; coding; decoder目 录前言当今的各种智能化控制系统 ,比如智能化小区内部的无线抄表系统、门禁系统、防盗报警系统和安全防火系统等 ,工业数据采集系统 ,水文气象控制系统,机器人控制系统、数字图像传输系统等等 ,
9、都离不开数据信息的传输。可以说 ,数据信息传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分。而数据送的方式大部分采用有线的数据传送方式,例如并行传送、串行传送、CAN总线和Lonworks总线等等。在有线数据传输方式当中,数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在一些单片机监测系统中,数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或野外。采集到的数据通信传输到手持终端, 然后通过手持终端送到后台机(PC 机) 进行数据分析、处理。这样,数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题。若采用有线数据传输方式显然是不合适的。其实,数据传输还可以有无线传输方式,即通过空气或真空实现数据传送。相比于传统的有线数
10、据传输方式,无线数据传输方式可以不考虑传输线缆的安装问题,从而节省大量电线电缆,并且降低施工难度和系统成本,是一个很有发展潜力的研究课题。无线数据传输因其传输距离远和受障碍影响小而得到广泛应用,随着各种专用无线数据传输集成电路和无线数据传输发射和接收专用集成电路的不断涌现,使许多复杂的无线数据传输系统的设计变得愈来愈简单,而且工作稳定性可靠。随着计算机、通信和无线技术的逐步融合,在传统的有线通信的基础上,无线通信技术因具有体积小、抗干扰能力强、快捷、方便、可移动、可靠、无需布线、维护方便和数据安全等优势,所以广泛应用到遥控玩具、汽车电子、安全防火、生物信号采集、环境监测和电气自动化等领域。本文
11、介绍利用单片机以及发射/接收模块电路实现的一种无线数据传输系统的设计思想。给出了无线数据传输系统的工作原理、硬件设计方案和软件设计方案。讨论了数据传输格式,给出了数据通信协议的数据帧结构,以适应于无线通信环境,可确保在案较差的无线环境下实现数据无差错传输。该方法安全可靠,实时性强,占用内存极少,可广泛应用于高中低档单片机.特别对于存储容量小的低档单片机,该方法是理想的选择。主控芯片采用AT89S51 单片机,发射电路采用无线数据传输模块QwikRadio射频发射模块,接收部分采用无线数据传输模块QwikRadio射频接收模块。该系统通过发射接收无线电波实现数据的无线传输。其装置具有体积小、功耗
12、低、成本低的特点,传输距离可达100m以上。第一章 单片机无线数据传输系统设计的原理1.1 单片机无线数据传输原理概述无线数据传输有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过无线数据传输模块中的发射模块发射信号。无线数据传输接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化无线数据传输接收模块(如QwikRadio射频接收模块,它接收无线数据传输信号频率为433.92 MHz,数据速率为10Kbps) 接收无线数据传输信号,它同时对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,去控制相关对象,如图1-1所示。单
13、片机编码调制无线发送模块发送无线接收模块接收单片机解码图 1-1 单片机无线数据传输的过程无线数据传输发射部分,一般由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成。用来产生载频振荡的电路一般有多谐振荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等由低频振荡器产生的低频调制波,一般为宽度一定的方法。如果是多路控制可以采用每一路宽度不同的方波,或是频率不同的方法去调制高频载波,组成一组组的已调制波,作为控制信号向空中发射。接收电路从工作方式分,可以分成超外差接收方式和超再生接收方式。超外差原理利用本地产生的振荡波与输入信号混频,将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路。其优点是: 容
14、易得到足够大而且比较稳定的放大量。具有较高的选择性和较好的频率特性。容易调整。缺点是电路比较复杂 ,同时也存在着一些特殊的干扰 ,如相频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。超再生电路实际上是一个受控间歇振荡的高频振荡器,这个高频振荡器采用电容三点式振荡器,振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡又是在高频振荡过程中产生的,反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇。间歇振荡的频率是由电路的参数决定的。这个频率选低了,电路的抗干扰性能较好,接收灵敏度降低;反之亦然。超再生式接收方式具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点所以在实际应用中被广泛采用。1.2 AT89S51单片机的原理AT89S51单片机是
15、美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器,既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大,低价at89s51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。AT89S51提供以标准功能:4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个
16、全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。1.3 QwikRadio射频发射模块(Transmitter Module)无线数据传输系统的核心是无线收发控制电路我们可以采用无线数据传输模块来构成无线收发电路。在本系统中,我们采用的收发模块是QwikRadio射频发射模块和QwikRadio射频接收模块。QwikRadio射频发射模块有以下特点:支持幅移键控(ASK)/键
17、控通断(OOK)调制方式数据传输速率可达 20Kbps可与各种超再生和超外差接收器配合使用与QwikRatio系列接收器配合使用,能在实现可靠链接的同时,大大的降低系统成本待机电流极小,小于0.04uA通过改变PC端电压可调节发射功率输出消隐是保证MICRF102符合FCC等发射规定的关键天线自动调谐功能,消除了模块生产过程中的手工调谐工序.也能自动适应阻抗变化和触摸效应表1-2 射频发射模块参数表模块型号RFIC发射功率工作电流数据速率发射频率模块尺寸(mm)外围元件TX-2-F3-AMICRF102BM0dbm8mA 20Kbps315MHz22.6 X 10.216只无线数据传输发射芯片
18、MICRF102的应用说明 MICRF102 是Micrel 公司 QwikRatioTM 系列发射器(Transmitter)的成员之一,工作在 300470MHz ISM频段,适用于各种无线遥控/数传领域。它是一款真正的单片“数据入,天线出”发射器,天线调谐在芯片内部完成,无需手工调节;发射功率自动控制;高度集成,外围元件极少,应用非常简单;稳定性好,性价比优异。 MICRF102支持幅移键控(ASK )/键控通断(OOK)调制方式,可与各种超再生和超外差接收器配合使用。数据传输速率可达20kbps。MICRF102与QwikRatioTM系列接收器配合使用,能在实现可靠链接的同时,大大的
19、缩短产品研发周期和降低系统成本。 特性参数 表中参数如无特别声明,均在以下条件测得4.75VVDD 5.5V,VPC=0.35V, TA=25,fREFOSC=12.1875MHz,STBYVDD 。 表1-5特性参数符号参数测试条件最小值典型值最大值单位电源IQ待机电流VSTBY0.5V ,VASKVDD-0.5V0.04AION高电平电流315MHz,见说明4610.5mA433MHz,见说明4812mAIOFF低电平电流315MHz46mA433MHz68.5mA平均工作电流315MHz,33% 占空比4.7mA433MHz,33% 占空比6.7mA射频/ 中频部分POUT射频输出功率见
20、说明40dBmE场强(3m 处)见说明567dB80dBV/mH谐波输出,见说明10315MHz 二次谐波 三次谐波-46-45dBc433MHz 二次谐波三次谐波-50-41dBcASK 消光比4052dBc变容调节范围见说明7357pF参考振荡器部分参考振荡器输入阻抗300k 参考振荡器源电流6A参考振荡器输入电压0.20.5VPP数据/控制部分校准时间见说明8,ASK=High25ms功放待机/ 启动延迟见说明9, STBY 电压由低至高转换,晶振ESR20 6ms待机/ 发射稳定时间外部时钟输入(500mVPP )10ms晶振,ESR20 19ms最大数据速率ASK 调制,占空比为50
21、%20kbpsVSTBY使动电压0.75 VDDVASK 输入电平高电平0.75 VDDV低电平0.25 VDDVASK 输入电流ASK 为0V 和5V 时电流-100.110V1.4 QwikRadio射频接收模块(Receiver Module)表1-7 射频接收模块参数模块型号RFIC接收灵敏度工作电流数据速率接收频率模块尺寸(mm)外围元件RX-2-F4-AMICRF002BM-102dBm3mA10Kbps433.92MHz11.5 X 2513只美国Micrel半导体公司最新推出MICRF002是MICRF001和MICRF011的增强型系列产品,主要应用于无线遥控方面。它是单片无
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- 单片机 无线数据 传输 模块 毕业设计 32
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