基于單片機(jī)的無線射頻收發(fā)系統(tǒng).doc

專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 基于單片機(jī)的射頻無線收發(fā)系統(tǒng) 姓 名 ：晁州專 業(yè) ：通信工程班級(jí)學(xué)號(hào)：10042309同 組 人：朱麗潔指導(dǎo)教師：張小林 南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院20 13 年 0 7 月 05 日基于單片機(jī)的無線射頻收發(fā)系統(tǒng)摘要：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，通信技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在無線通信領(lǐng)域,越來越多的通信產(chǎn)品大量涌現(xiàn)出來。但設(shè)計(jì)無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品往往需要相當(dāng)?shù)臒o線電專業(yè)知識(shí)和價(jià)格高昂的專業(yè)設(shè)備，因而影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)。nRF24L01是一個(gè)為433MHzISM頻段設(shè)計(jì)的無線收發(fā)芯片，它為短距離無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了較好的解決辦法, 使用nRF24L01降低了開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，使產(chǎn)品能更快地推向市場(chǎng)。本文提出了一種應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方案，給出了基于無線射頻芯片nRF24L01和STC89C52單片機(jī)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)方法,詳細(xì)分析了各部分實(shí)現(xiàn)原理，并對(duì)系統(tǒng)的傳輸距離、傳輸數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：無線通信 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 單片機(jī) 射頻 目 錄 前言 11系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 1.2實(shí)現(xiàn)過程22系統(tǒng)組成22.1 射頻收發(fā)控制模塊32.1.1 無線射頻收發(fā)芯片nRF24L01介紹32.1.2 穩(wěn)壓部分52.2單片機(jī)控制部分62.2.1 STC89C52RC功能介紹62.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)62.2.3 串口通信82.3 顯示部分103軟件設(shè)計(jì)113.1 主程序流程圖113.2 數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖123.3 鍵盤子程序流程圖134測(cè)試結(jié)果及分析134.1 硬件電路測(cè)試144.2 系統(tǒng)測(cè)試144.2.1 測(cè)試方法144.2.2 功能測(cè)試及分析145結(jié)論166參考文獻(xiàn)17致謝18附錄1：無線發(fā)射系統(tǒng)電路圖19附錄 2：發(fā)送程序 20前言伴隨著短距離、低功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成熟，無線數(shù)據(jù)傳輸被越來越多地應(yīng)用到新的領(lǐng)域。與有線通信方式相比，無線通信以其不需鋪設(shè)明線，使用便捷等一系列優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域占重要地位。但以往的無線產(chǎn)品存在范圍和方向上的局限。例如，一些無線產(chǎn)品在使用時(shí)，無法將信息反饋給控制者；還有一些無線產(chǎn)品不能很好地顯示參數(shù)或狀態(tài)信息，如果能在系統(tǒng)中增加一塊小型液晶顯示電路，產(chǎn)品不僅能向用戶顯示其狀態(tài)或狀態(tài)的改變，而且可以大大降低成本。正如人們所發(fā)現(xiàn)的，只要建立雙向無線通信-雙工通信并且選無線數(shù)據(jù)傳輸模塊基于微功耗單片射頻收發(fā)器NRF24L01設(shè)計(jì)，采用89C52單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理和控制擇成本低的收發(fā)芯片，就會(huì)出現(xiàn)許多新應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)主要是利用無線收發(fā)電路，加上單片機(jī)控制與液晶顯示制成一套完整的數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)?？紤]到目前市場(chǎng)上的一些需求，設(shè)計(jì)的主要要求是方案成本低，體積小，低功耗，集成度高，盡量無需調(diào)外部元件，傳輸時(shí)間短，接口簡(jiǎn)單。 第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)三種。本系統(tǒng)由于實(shí)際應(yīng)用的需要，接收器和數(shù)據(jù)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通過NRF24L01進(jìn)行，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中，兩數(shù)據(jù)終端之間的無線通信采用433MHz的頻段作為載波頻率，收發(fā)通過串口通信。 無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)可以分為無線收發(fā)控制電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路和按鍵電路四部分組成，系統(tǒng)原理框如圖1-1所示：液晶顯示屏單片機(jī)系統(tǒng)無線收發(fā)器按鍵單片機(jī)系統(tǒng)無線收發(fā)器 圖1-1 無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)原理圖1.2 實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)我們需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使用按鍵來輸入所需發(fā)送的信息。按鍵與單片機(jī)的STC89C52RC的P3.2-P3.5口相接，單片機(jī)的 P1.0口控制信息的發(fā)送與接收，并且TXD端與收發(fā)器輸入端相連，通過TXD將數(shù)據(jù)傳入收發(fā)器，收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，通過FSK調(diào)制，將信號(hào)發(fā)送出去；接收端的收發(fā)器通過解調(diào)，將載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，完成信息傳輸過程；收發(fā)器的輸出端通過RXD端將數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)；單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳送到顯示器，這樣就完成了一次數(shù)據(jù)發(fā)送與接收并顯示的過程。本系統(tǒng)采用的是半雙工傳送方式。 所謂半雙工就是通信的雙方均具有發(fā)送和接收信息的能力，信道也具有雙向傳輸性能，但是，通信的任何一方都不能同時(shí)既發(fā)送信息又接收信息，即在指定的時(shí)刻，只能沿某一個(gè)方向傳送信息。所以上述實(shí)現(xiàn)過程只介紹了由一方傳送到另一方的過程，而相反方向與其原理相同。第二章 系統(tǒng)組成2.1射頻收發(fā)控制模塊該模塊主要由NRF24L01構(gòu)成，RF24L01是一款工作在2.42.5GHz 世界通用ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器調(diào)制器、解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。2.1.1 無線收發(fā)芯片nRF24L01介紹1. 主要引腳功能圖2-1NRF24L01引腳圖表2-1 NRF24L01主要引腳說明表接口電路管腳說明管腳名稱管腳功能說明1GND接地電源電源地2VCC接電源正電源正。范圍在1.9-3.6V。3CE模塊輸入信號(hào)由單片機(jī)給出信號(hào)控制NRF24L01模塊內(nèi)部射頻電路工作與否4CSN模塊輸入信號(hào)模塊的片選信號(hào)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)來控制允許向模塊讀或?qū)憯?shù)據(jù)5SCK模塊輸入信號(hào)串行時(shí)鐘信號(hào)。由單片機(jī)發(fā)出，來控制模塊的讀或?qū)懙倪\(yùn)作節(jié)拍6MOSI模塊輸入信號(hào)是單片機(jī)向NRF24L01發(fā)送數(shù)據(jù)的接口7MISO模塊輸出信號(hào)是NRF24L01模塊向單片機(jī)送數(shù)據(jù)的接口8IRQ模塊輸出信號(hào)是NRF24L01產(chǎn)生中斷信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)的接口2. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-2NRF24L01無線收發(fā)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3. NRF24L01無線模塊特點(diǎn)：(1)GFSK 調(diào)制：(2)硬件集成 OSI 鏈路層；(3)具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能;(4)片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和 CRC 校驗(yàn)碼；(5)數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或2Mb/s；(6)SPI 速率為0 Mb/s10 Mb/s；(7)125 個(gè)頻道：(8)與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容；4.GFSK調(diào)制本系統(tǒng)中的NRF24L01是具備GFSK調(diào)制的無線收發(fā)芯片。GFSK 高斯頻移鍵控調(diào)制是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)高斯低通濾波器預(yù)調(diào)制濾波后，再進(jìn)行FSK調(diào)制的數(shù)字調(diào)制方式。它在保持恒定幅度的同時(shí),能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬對(duì)已調(diào)信號(hào)的頻譜進(jìn)行控制，具有恒幅包絡(luò)、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統(tǒng)所希望的特性。因此,GFSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在移動(dòng)通信、航空與航海通信等諸多領(lǐng)域中。2.1.2 穩(wěn)壓部分由于NRF24L01的VCC腳接電壓范圍為3.3V3.6V之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過3.6V將會(huì)燒毀模塊，因此選用3.3V電壓。該穩(wěn)壓部分電路如下圖所示： 圖2-3 穩(wěn)壓電路該穩(wěn)壓部分主要由LM317和外圍電路構(gòu)成。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算：Vo1.25（1R2/R1） （2-1）因此選擇R1為200歐姆，為了便于調(diào)試R2使用滑動(dòng)變阻器。在應(yīng)用中，為了電路的穩(wěn)定工作，需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時(shí)的高壓把LM317燒壞。2.2單片機(jī)控制部分控制電路主要組成部分為單片機(jī)STC89C52RC，通過STC89C52RC與nRF905進(jìn)行串行通信，并用其控制NRF24L01的工作模式和SPI輸入輸出，從而調(diào)整收發(fā)狀態(tài)。STC89C52RC還控制液晶屏的顯示和按鍵等系統(tǒng)工作。2.2.1 STC89C52RC功能介紹STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。2.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC89C52RC單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、串行I/O口和中斷系統(tǒng)等幾大單元以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線構(gòu)成。圖2-4 STC89C52RC芯片引腳圖(1) 電源和晶振VCC：供電電壓。GND：接地。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。(2) I/O口 P0口P0口的字節(jié)地址為80H，位地址為80H87H。P0口既可以作為通用I/O口使用，也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，由于輸出電路是漏極開路，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。 P1口P1口的字節(jié)地址為90H，位地址為90H97H。P1口只能作為通用I/O口使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載，外電路無需再接上拉電阻；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向其鎖存器寫入“1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的FET截止。 P2口P2口的字節(jié)地址為0A0H，位地址為0A0H0A7H。P2口用于為系統(tǒng)提供高位地址，但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。此外，P2口也可作為通用I/O口使用。 P3口P3口的字節(jié)地址為0B0H，位地址為0B0H0B7H。P3口可以作為通用I/O口使用，但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）(3) 4根控制線 RST：復(fù)位信號(hào)。保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以完成CPU系統(tǒng)復(fù)位操作，使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部ROM時(shí)，/PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。 /EA/VPP：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)/EA信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)/EA為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此也可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。2.2.3 串口通信通信主要有兩種方式：并行通信和串行通信。并行通信是在傳送數(shù)據(jù)過程中每個(gè)字節(jié)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送的通信方式，而串行通信14是指每個(gè)字節(jié)的各位分別進(jìn)行傳送的通信方式。1 串口通信方式STC89C52串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，STC89C52RC采用串行口工作于方式1，即每幀10位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位停止位。當(dāng)SM0=0，SM1=1時(shí)，串行口選擇方式1。其幀格式為： 停止起始D6D7D0D1D2D3D4D5 圖2-5 幀格式圖2 串行通信控制寄存器(1) 串行控制寄存器(SCON)SCON的地址為98H，用于選擇串行口的工作方式和指示串行口的工作狀態(tài)。各位含義如下： SM0、SM1：串行口工作方式選擇位。 SM2：多機(jī)通信選擇位。 REN：串行口允許接收位。1時(shí)允許接收，0時(shí)禁止接收。 TI： 串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。在方式1中，于發(fā)送停止位之前，由硬件置位。因此TI=1，表示幀發(fā)送結(jié)束。 RI： 串行口接收中斷標(biāo)志位。在方式1中，當(dāng)接收到停止位時(shí)，該位由硬件置位。RI=1，表示幀接收結(jié)束。(2) 串行數(shù)據(jù)緩沖器(SBUF)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF的地址為99 H，用來存放需發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，它由兩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是接收緩沖器，它們占用同一地址（99H）。當(dāng)執(zhí)行寫SBUF指令時(shí)，數(shù)據(jù)寫入到串行口發(fā)送緩沖器中，讀SBUF就是讀串行口接收緩沖器。(3) 電源控制寄存器(PCON)PCON的地址為87H，該寄存器的最高位（SMOD）是串行口波特率的倍增位，當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。(4) 中斷允許寄存器（IE）在IE中，ES位為串行中斷允許控制位。ES=0時(shí)禁止串行中斷，ES=1時(shí)允許串行中斷。3 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收(1) 數(shù)據(jù)發(fā)送在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TXD端保持高電平。當(dāng)執(zhí)行寫SBUF的指令時(shí)，便啟動(dòng)一次發(fā)送過程；發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送一個(gè)起始位，該位通知接收端開始接收，也使發(fā)送和接收過程同步。接下來發(fā)送8位數(shù)據(jù)，先發(fā)送低位，最后發(fā)送的是高電平的停止位。(2) 數(shù)據(jù)接收 REN=1，CPU允許串行口接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)開始于檢測(cè)到RXD（P3.0）端發(fā)生一個(gè)“1”到“0”的跳變。先接收起始位，然后依次將采樣RXD端并將數(shù)據(jù)移入移位寄存器中。若滿足條件RI=0且SM2=0或接收到停止位，則將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF并置位RI；如果上述條件不滿足，則數(shù)據(jù)丟失。(3) 波特率的設(shè)定串口方式1的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率決定：（2.2） 其中，SMOD為PCON寄存器最高位的值。溢出率為溢出周期的倒數(shù)，假定計(jì)數(shù)初值為X，則計(jì)數(shù)溢出周期為（2.3） 其中，fosc為晶振頻率。則波特率計(jì)算公式為：（2.4） 由波特率算出計(jì)數(shù)初值，以便進(jìn)行定時(shí)器的初始化。初值X確定如下： （2.5） 2.3顯示部分該部分由鎖存器74HC573與數(shù)碼管構(gòu)成，單片機(jī)通過兩片74HC573分別對(duì)共陰極數(shù)碼進(jìn)行位選和段選。第三章 軟件設(shè)計(jì)無線數(shù)據(jù)傳輸主要由無線數(shù)據(jù)收發(fā)器NRF24L01、STC89C52RC單片機(jī)、顯示器和按鍵組成，收發(fā)器與STC89C52RC間用串行口通信。整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分都是服務(wù)于無線數(shù)據(jù)傳輸這個(gè)目的。所以，在整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，無線數(shù)據(jù)的傳輸是最為重要的。這里使用C語言編寫單片機(jī)控制程序。3.1 主程序流程圖當(dāng)單片機(jī)上電開始執(zhí)行之后，對(duì)液晶和單片機(jī)寄存器進(jìn)行初始化，同時(shí)設(shè)置串口控制字及波特率，接著進(jìn)入鍵盤掃描程序和接收程序。若有某個(gè)按鍵按下，則執(zhí)行相應(yīng)的鍵盤子程序；若單片機(jī)判斷接收到數(shù)據(jù)，則開始進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果數(shù)據(jù)正確就通過液晶顯示傳送的信息。主程序流程圖見圖3-1。開始 初始化設(shè)置串口工作方式NYNN判斷是否有按鍵按下執(zhí)行相應(yīng)的程序判斷是否接收到數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)是否正確數(shù)據(jù)處理送入顯示掃描鍵盤，同時(shí)判斷是否有數(shù)據(jù)接收YY 圖3-1 主程序流程圖3.2 數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖單片機(jī)STC89C52控制nRF2401的收發(fā)狀態(tài)、完成編解碼等工作。nRF2401芯片 “PWR-UP” 端接高電平,“FREQ” 端接低電平，分別表示系統(tǒng)在上電后始終處于 “正常工作模式”和“工作頻道為通道1”。單片機(jī)STC89C52控制nRF2401，使其一直為接收狀態(tài)。當(dāng)按鍵4按下時(shí)，STC89C52接收到輸入的低電平信號(hào)，從腳送出高電平至P1.0腳，使nRF24L01進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)。數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖見圖3-2。入口置nRF24L01為接收狀態(tài)判斷按鍵4是否按下置Nrf24L01為發(fā)射狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射YN鍵盤掃描圖3-2 數(shù)據(jù)收發(fā)子程序流程圖3.3 鍵盤子程序流程圖下圖為鍵盤子程序流程圖，此流程圖的含義是：當(dāng)有按鍵按下時(shí)，程序開始進(jìn)行判斷是哪個(gè)按鍵按下，判斷完畢后則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的鍵處理子程序，進(jìn)行字符的輸入或命令的處理，并通過按鍵4把要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)編碼，再把編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。有按鍵按下判斷是哪個(gè)按鍵按下按鍵1按鍵4按鍵3按鍵2CRC校驗(yàn)發(fā)送數(shù)據(jù)清零選擇要發(fā)送的數(shù)據(jù)將要顯示的數(shù)據(jù)移位圖3-4 鍵盤子程序流程圖第四章 測(cè)試結(jié)果及分析4.1 硬件電路測(cè)試本設(shè)計(jì)中將控制模塊和無線射頻模式分開設(shè)計(jì)，控制模塊通過一只單排7腳的接口控制射頻模塊，測(cè)試的步驟如下：(1) 將控制模塊和無線射頻模塊焊好，檢查確認(rèn)無虛焊、粘焊；(2) 先對(duì)控制模塊上電進(jìn)行測(cè)試，主要是測(cè)試控制模塊的串口能否收發(fā)數(shù)據(jù)，測(cè)試方法是將控制模塊的串口與PC機(jī)的串口通過RS232標(biāo)準(zhǔn)相連接，并將串口的程序?qū)懙絊TC89C52上，然后用串口測(cè)試軟件測(cè)試，如果串口能收發(fā)數(shù)據(jù)，便可開始對(duì)無線射頻模塊進(jìn)行測(cè)試；(3) 將無線收發(fā)模塊與控制模塊連接起來，上電進(jìn)行測(cè)試，按照程序，上電時(shí)處于接收狀態(tài)，看是否與程序吻合；(4) 確認(rèn)射頻模塊上電處于接收狀態(tài)后，可測(cè)試nRF2401的第4管腳是否為1.1V左右，如果是，則說明VCO電感設(shè)計(jì)合理，否則要重新設(shè)計(jì)PCB板，此外，nRF401在沒有數(shù)據(jù)接收時(shí),仍會(huì)自動(dòng)從DOUT發(fā)送隨機(jī)數(shù)據(jù)，使用萬用表進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該引腳電壓應(yīng)為2.5V左右。4.2 系統(tǒng)測(cè)試4.2.1 測(cè)試方法(1) 首先讓電路正常工作，把接收器放在一定的位置，將發(fā)射器從遠(yuǎn)處逐漸靠近接收器，可測(cè)到傳送的最遠(yuǎn)距離。(2) 在距離接收器一定的距離時(shí)，間隔一段時(shí)間就發(fā)送數(shù)據(jù)信息，可測(cè)出接收器的接收靈敏度。(3) 比較發(fā)射器和接收器的數(shù)據(jù)顯示是否相同，以測(cè)試傳輸數(shù)據(jù)的正確性。4.2.2 功能測(cè)試及分析由于無線通信環(huán)境的不確定性，各種環(huán)境下的傳輸效果是不盡相同的，路徑損耗、建筑物影響、人體影響、外界干擾、多徑現(xiàn)象和周圍環(huán)境的吸收等都會(huì)對(duì)傳輸?shù)木嚯x產(chǎn)生一定的影響，只能在一個(gè)給定的條件下進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。因此，分別選擇了不同的試驗(yàn)場(chǎng)地來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1) 當(dāng)建筑物很多的時(shí)候，數(shù)傳模塊兩端均離地面1.5m（2.0m）高時(shí)，能夠達(dá)到的最佳通信距離為510m；接收靈敏度為23秒；當(dāng)發(fā)送端發(fā)送MESSAGE時(shí)，接收端能準(zhǔn)確顯示MESSAGE這段英文字符。(2) 在空曠場(chǎng)地，數(shù)傳模塊兩端均離地面1.5m高時(shí)，最遠(yuǎn)的通信距離能夠達(dá)到50m；接收靈敏度為35秒；當(dāng)發(fā)送端發(fā)送字母A時(shí)，接收端能準(zhǔn)確顯示。但測(cè)試中的通信距離與數(shù)據(jù)手冊(cè)上的說明相差較大，原因可能源于調(diào)諧天線。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有人員走動(dòng)或其它信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候，通信的距離會(huì)變得不穩(wěn)定，這是由于天線是一個(gè)輻射器件，任何環(huán)境的改變都會(huì)影響天線的性能。測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)即使沒有任何發(fā)送器，在nRF401的DOUT引腳上也會(huì)觀察到微小的連續(xù)數(shù)字“噪聲”。后來通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接收器打開時(shí)，環(huán)境中的任何信號(hào)（數(shù)據(jù)或噪聲）都會(huì)被天線捕捉到并被解調(diào)。這就是所看到的系統(tǒng)中沒有工作的發(fā)送器卻存在“噪聲”的原因。通過對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的測(cè)試，該系統(tǒng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)正確、可靠，各元件工作正常。在硬件連接正確的基礎(chǔ)上，利用nRF2401進(jìn)行串行數(shù)據(jù)接收及發(fā)送，收到了較好效果。結(jié)論此次設(shè)計(jì)將應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域，并且針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上無線產(chǎn)品的不足進(jìn)行了改進(jìn)。本文根據(jù)nRF2401的特點(diǎn)，提出了一種將其應(yīng)用無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。此方案采用了較完善的軟硬件設(shè)計(jì)和抗干擾措施，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，是一種較好的設(shè)計(jì)思路，具有通用性，便于投入實(shí)際應(yīng)用。并且只要稍作改動(dòng)就可以應(yīng)用到小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)讀表、警報(bào)和安全系統(tǒng)、無線鍵盤、無線操縱桿、家庭自動(dòng)化、遙測(cè)和玩具等其他一些短距離無線通信領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸，具有較好的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 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Protel DXP 電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用，第1版，中國(guó)鐵道出版社，2004年，172-179.11 劉立楓，趙民建.信號(hào)接收機(jī)，中國(guó)無線電電子學(xué)文摘，2005年，31期，45-47.12 周仕鳳.用MCS-51做LCD接口實(shí)驗(yàn)，電子世界，2002年，第8期，37.13 李廣第，朱月秀，王秀山等.單片機(jī)基礎(chǔ)，第2版，北京航空航天大學(xué)出版社，2001年，40-70.14 楊振江，杜鐵軍，李群等. 流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例，第1版，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年，102-115.15 張俊謨. 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