(完整版)單片機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

1、優(yōu)秀論文審核通過(guò)未經(jīng)允許切勿外傳四川理工學(xué)院成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 )題 目 基于單片機(jī)控制的 WIFI 無(wú)線傳輸模塊的設(shè)計(jì)教學(xué)點(diǎn)重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院專業(yè)通信工程年級(jí)2011級(jí)姓名吳敏指導(dǎo)教師賈俊霞定稿日期：2014 年4月 25日四川理工學(xué)院成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué) 生 姓專業(yè) 班通信工程 ZB821101吳敏名級(jí)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)控制的 WIFI無(wú)線傳輸模塊的設(shè)計(jì)題目接受任務(wù)日2013 年 12月 18完成任務(wù)2014年 4 月 25 日期日期日指導(dǎo)教師（簽賈 俊指導(dǎo)教師重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院名）霞單位設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容：（ 1） 針對(duì)系統(tǒng)的需求選擇合適的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。（ 2）

2、 根據(jù)選擇的器件設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。（ 3） 編寫控制無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸器件進(jìn)行數(shù)據(jù)。目標(biāo)：（ 1） 單片機(jī)系統(tǒng)：通過(guò)串口傳輸向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，控制無(wú)線數(shù)內(nèi)容據(jù)傳輸模塊目標(biāo)（ 2） 外圍電路：無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)之間的接口電路（ 3） 程序：編寫單片機(jī)控制無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸傳輸?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)(論文)要求（ 1）機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的總體方案（ 2）要求用 AT98S51單片機(jī)設(shè)計(jì)軟硬件（ 3）信息的發(fā)射與接收，單片機(jī)具有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ軈⒖假Y料（ 1）數(shù)據(jù)傳輸原理清華大學(xué)通信教材編寫小組北京人民郵電出版社（ 2）紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用記紅 北京科技出版社（ 3）單

3、片機(jī)原理及其嵌入式應(yīng)用教程王一懷 北京北京希望電子出版社注：此表由指導(dǎo)教師填寫后發(fā)給學(xué)生，學(xué)生按此表要求開展畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作?；趩纹瑱C(jī)控制的WIFI 無(wú)線傳輸模塊的設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展 ,人們期望能隨時(shí)隨地、不受時(shí)空限制地進(jìn)行信息交互。當(dāng)今的各種智能化控制系統(tǒng)也離不開數(shù)據(jù)信息的傳輸。有很多的電器產(chǎn)品 (如一些家用電器 )的操作控制也都采用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，一些無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能相對(duì)簡(jiǎn)單的電器產(chǎn)品，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的接收識(shí)別往往采用與編碼調(diào)制芯片配套的譯碼芯片。而無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能比較復(fù)雜的一些電器產(chǎn)品，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的識(shí)別與譯碼多采用單片機(jī)，其編碼調(diào)制方法也有多種。下面介紹一種常用的無(wú)

4、線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的編碼方法，以及用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別的程序設(shè)計(jì)方法，以供參考。設(shè)計(jì)了一種基于AT89S51 單片機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方案,并簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸抗干擾措施并給出軟件設(shè)計(jì)實(shí)例。關(guān)鍵詞： 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 ; 片機(jī) ;編碼 ;解碼Design of WIFI wireless transmission module based onMCUAbstractWith the development of society, people expect to whenever and wherever possible, without time limit for information int

5、eraction. Transmission of various intelligent current control system alsocannot do without data information. There are a lot of electrical products (such as some of the control , electrical products some wireless data transmission function of relatively simple, receiving and identifying the wireless

6、 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 MCU, the modulation and coding methods are various. The coding met

7、hod is a commonly used wireless data transmissionsignal, 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 microcomputer, and briefly introduces the wireless data transmission, anti-in

8、terference measures and gives the software design example.Key words:Wireless data transmission; single-chip microcomputer; coding; decoder目錄前言.第一章單片機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理.1.1單片機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸原理概述.1.2 AT89S51 單片機(jī)的原理.1.3 QwikRadio ?射頻發(fā)射模塊（Transmitter Module）.1.4 QwikRadio射頻接收模塊（Receiver Module）.第二章基于單片機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).2

9、.1硬件電路設(shè)計(jì). .2.1.1 概述.2.1.2 發(fā)射部分.2.1.3 接收部分.2.2軟件設(shè)計(jì) .2.2.1 概述.2.2.3 接收電路的軟件流程設(shè)計(jì).第三章調(diào)試.第四章結(jié)束語(yǔ).致謝.參考文獻(xiàn).前言當(dāng)今的各種智能化控制系統(tǒng), 比如智能化小區(qū)內(nèi)部的無(wú)線抄表系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)和安全防火系統(tǒng)等 , 工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) , 水文氣象控制系統(tǒng) , 機(jī)器人控制系統(tǒng)、數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)等等 , 都離不開數(shù)據(jù)信息的傳輸?？梢哉f(shuō), 數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)是各種智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分。而數(shù)據(jù)送的方式大部分采用有線的數(shù)據(jù)傳送方式, 例如并行傳送、串行傳送、 CAN總線和 Lonworks總線等等。在有線數(shù)

10、據(jù)傳輸方式當(dāng)中, 數(shù)據(jù)的傳輸載體是雙絞線、同軸電纜或光纖。在一些單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中, 數(shù)據(jù)采集裝置是安裝在環(huán)境條件惡劣的現(xiàn)場(chǎng)或野外。采集到的數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)绞殖纸K端 ,然后通過(guò)手持終端送到后臺(tái)機(jī)(PC 機(jī))進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理。這樣 , 數(shù)據(jù)采集裝置與手持終端之間的數(shù)據(jù)傳輸需解決通信問(wèn)題。若采用有線數(shù)據(jù)傳輸方式顯然是不合適的。其實(shí), 數(shù)據(jù)傳輸還可以有無(wú)線傳輸方式 , 即通過(guò)空氣或真空實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。相比于傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式, 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式可以不考慮傳輸線纜的安裝問(wèn)題, 從而節(jié)省大量電線電纜 ,并且降低施工難度和系統(tǒng)成本 , 是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ难芯空n題。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸因其傳輸距離遠(yuǎn)和受障礙影響小

11、而得到廣泛應(yīng)用，隨著各種專用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸集成電路和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射和接收專用集成電路的不斷涌現(xiàn)，使許多復(fù)雜的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得愈來(lái)愈簡(jiǎn)單，而且工作穩(wěn)定性可靠。隨著計(jì)算機(jī)、通信和無(wú)線技術(shù)的逐步融合 , 在傳統(tǒng)的有線通信的基礎(chǔ)上 , 無(wú)線通信技術(shù)因具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、快捷、方便、可移動(dòng)、可靠、無(wú)需布線、維護(hù)方便和數(shù)據(jù)安全等優(yōu)勢(shì) , 所以廣泛應(yīng)用到遙控玩具、汽車電子、安全防火、生物信號(hào)采集、環(huán)境監(jiān)測(cè)和電氣自動(dòng)化等領(lǐng)域。本文介紹利用單片機(jī)以及發(fā)射接收模塊電路實(shí)現(xiàn)的一種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。給出了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作原理、硬件設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)方案。討論了數(shù)據(jù)傳輸格式，給出了數(shù)據(jù)通

12、信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) , 以適應(yīng)于無(wú)線通信環(huán)境 , 可確保在案較差的無(wú)線環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)傳輸。該方法安全可靠 , 實(shí)時(shí)性強(qiáng) , 占用內(nèi)存極少 , 可廣泛應(yīng)用于高中低檔單片機(jī) . 特別對(duì)于存儲(chǔ)容量小的低檔單片機(jī) , 該方法是理想的選擇。主控芯片采用 AT89S51 單片機(jī) , 發(fā)射電路采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 QwikRadio?射頻發(fā)射模塊，接收部分采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 QwikRadio? 射頻接收模塊。該系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射接收無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。其裝置具有體積小、功耗低、成本低的特點(diǎn)，傳輸距離可達(dá) 100m以上。第一章單片機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理1.1 單片機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸原理概述無(wú)線數(shù)

13、據(jù)傳輸有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào), 通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊中的發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收端普遍采用價(jià)格便宜, 性能可靠的一體化無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊( 如 QwikRadio射頻接收模塊 , 它接收無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)頻率為 433.92 MHz，數(shù)據(jù)速率為 10Kbps) 接收無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào) , 它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形 , 得到 TTL 電平的編碼信號(hào) , 再送給單片機(jī) , 經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行 , 去控制相關(guān)對(duì)象 , 如圖 1-1 所示。圖 1-1單片機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射部分, 一般由一個(gè)能產(chǎn)生等幅振

14、蕩的高頻載頻振蕩器和一個(gè)產(chǎn)生低頻調(diào)制信號(hào)的低頻振蕩器組成。用來(lái)產(chǎn)生載頻振蕩的電路一般有多諧振蕩器、互補(bǔ)振蕩器和石英晶體振蕩器等由低頻振蕩器產(chǎn)生的低頻調(diào)制波 , 一般為寬度一定的方法。如果是多路控制可以采用每一路寬度不同的方波 , 或是頻率不同的方法去調(diào)制高頻載波, 組成一組組的已調(diào)制波 , 作為控制信號(hào)向空中發(fā)射。接收電路從工作方式分, 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產(chǎn)生的振蕩波與輸入信號(hào)混頻, 將輸入信號(hào)頻率變換為某個(gè)預(yù)定的頻率的電路。其優(yōu)點(diǎn)是:容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。具有較高的選擇性和較好的頻率特性。容易調(diào)整。缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜, 同時(shí)也存在著一些特

15、殊的干擾, 如相頻干擾、 組合頻率干擾和中頻干擾等。超再生電路實(shí)際上是一個(gè)受控間歇振蕩的高頻振蕩器,這個(gè)高頻振蕩器采用電容三點(diǎn)式振蕩器, 振蕩頻率和發(fā)射器的發(fā)射頻率相一致。而間歇振蕩又是在高頻振蕩過(guò)程中產(chǎn)生的, 反過(guò)來(lái)又控制著高頻振蕩器的振蕩和間歇。間歇振蕩的頻率是由電路的參數(shù)決定的。這個(gè)頻率選低了 , 電路的抗干擾性能較好, 接收靈敏度降低 ; 反之亦然。超再生式接收方式具有電路簡(jiǎn)單、性能適中、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)所以在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。1.2 AT89S51 單片機(jī)的原理AT89S51單片機(jī)是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗， 高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程

16、的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器，既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià) at89s51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89S51提供以標(biāo)準(zhǔn)功能 :4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器 ,128 字節(jié)內(nèi)部 RAM,32個(gè) IO 口線 , 看門狗 (WDT),兩個(gè)數(shù)據(jù)指針 , 兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器 , 一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu) , 一個(gè)全雙工串行通信口 , 片內(nèi)振

17、蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89S51可降至 0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1.3 QwikRadio ? 射頻發(fā)射模塊（ Transmitter Module）無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心是無(wú)線收發(fā)控制電路我們可以采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊來(lái)構(gòu)成無(wú)線收發(fā)電路。在本系統(tǒng)中，我們采用的收發(fā)模塊是QwikRadio?射頻發(fā)射模塊和 QwikRadio?射頻接收模塊。QwikRadio?射頻發(fā)射模塊有以下特點(diǎn)：支持幅移鍵控 (ASK)鍵

18、控通斷 (OOK)調(diào)制方式數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 20Kbps 可與各種超再生和超外差接收器配合使用與 QwikRatio 系列接收器配合使用，能在實(shí)現(xiàn)可靠鏈接的同時(shí)，大大的降低系統(tǒng)成本待機(jī)電流極小，小于0.04uA通過(guò)改變 PC端電壓可調(diào)節(jié)發(fā)射功率輸出消隱是保證MICRF102符合 FCC等發(fā)射規(guī)定的關(guān)鍵天線自動(dòng)調(diào)諧功能, 消除了模塊生產(chǎn)過(guò)程中的手工調(diào)諧工序. 也能自動(dòng)適應(yīng)阻抗變化和觸摸效應(yīng)表 1-2射頻發(fā)射模塊參數(shù)表模塊型發(fā)射功 工作電 數(shù)據(jù)速 發(fā)射頻模塊尺寸外圍元RFIC(mm)號(hào)率流率率件TX-2-F3 MICRF1020dbm20Kb315MH22.6 X16 只8mA-ABMpsz10.

19、2無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射芯片MICRF102的應(yīng)用說(shuō)明MICRF102是 Micrel公司 QwikRatioTM系列發(fā)射器（ Transmitter）的成員之一，工作在300470MHz ISM 頻段，適用于各種無(wú)線遙控?cái)?shù)傳領(lǐng)域。它是一款真正的單片“數(shù)據(jù)入，天線出”發(fā)射器，天線調(diào)諧在芯片內(nèi)部完成，無(wú)需手工調(diào)節(jié)；發(fā)射功率自動(dòng)控制；高度集成，外圍元件極少，應(yīng)用非常簡(jiǎn)單；穩(wěn)定性好，性價(jià)比優(yōu)異。MICRF102支持幅移鍵控（ ASK ）鍵控通斷（ OOK）調(diào)制方式，可與各種超再生和超外差接收器配合使用。數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20kbps。MICRF102與 QwikRatioTM 系列接收器配合使用，能在實(shí)現(xiàn)可

20、靠鏈接的同時(shí)，大大的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低系統(tǒng)成本。特性參數(shù)表中參數(shù)如無(wú)特別聲明，均在以下條件測(cè)得4.75V VDD 5.5V ，VPC=0.35V， TA=25， f REFOSC=12.1875MHz，STBY VDD 。表 1-5 特性參數(shù)符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件最小典型最大單位值值值電源IQ待機(jī)電VSTBY0.5V ,0.04A流VASKVDD-0.5VION高電平315MHz，見(jiàn)說(shuō)明 4610.5mA電流433MHz，見(jiàn)說(shuō)明 4812mAIOFF低電平315MHz46mA電流433MHz68.5mA平均工315MHz，33% 占空4.7mA作電流比433MHz，33% 占空6.7mA比射頻

21、中頻部分POUT射頻輸見(jiàn)說(shuō)明 40dBm出功率E場(chǎng)強(qiáng)見(jiàn)說(shuō)明 567dB80dBVm(3m處 )H諧波輸315MHz二次諧-46dBc出，見(jiàn)波-45說(shuō)明 10三次諧波433MHz二次諧-50dBc波-41三次諧波ASK 消4052dBc光比變?nèi)菡{(diào)見(jiàn)說(shuō)明 7357pF節(jié)范圍參考振蕩器部分參考振300k 蕩器輸入阻抗參考振6A蕩器源電流參考振0.20.5VPP蕩器輸入電壓數(shù)據(jù)控制部分校準(zhǔn)時(shí)見(jiàn)說(shuō)明 8，25ms間ASK=High功放待見(jiàn)說(shuō)明 9， STBY6ms機(jī) 啟電壓由低至高轉(zhuǎn)動(dòng)延遲換，晶振 ESR20待機(jī)外部時(shí)鐘輸入10ms發(fā)射穩(wěn)（500mVPP）定時(shí)間晶振， ESR2019ms最大數(shù)ASK 調(diào)

22、制，占空比20kbps據(jù)速率為 50%VSTBY 使動(dòng)電0.75V壓VDDASK 輸高電平0.75V入電平VDD低電平0.25VVDDASK 輸ASK為0V 和 5V-100.110V入電流時(shí)電流1.4 QwikRadio射頻接收模塊（ Receiver Module ）表 1-7射頻接收模塊參數(shù)模塊型RFIC接收靈敏 工作電 數(shù)據(jù)速 接收頻模塊尺寸外圍元號(hào)度流率率(mm)件RX-2-F4MICRF002 -102dB3mA10Kbps433.92M11.5 X 25 13 只-ABMmHz美國(guó) Micrel半導(dǎo)體公司最新推出MICRF002是 MICRF001和 MICRF011的增強(qiáng)型系列

23、產(chǎn)品 , 主要應(yīng)用于無(wú)線遙控方面。它是單片無(wú)線OOK(ON-OFFKeyed) 接收掃頻芯片， 高頻信號(hào)接收功能全部集成于片內(nèi)以達(dá)到用最少的外圍器件和最低的成本獲得最可靠的接收效果。所以說(shuō)MICRF002是真正意義上的“天線高頻AM信號(hào)輸入，數(shù)字信號(hào)輸出”的單片接收器件。同時(shí)，片內(nèi)自動(dòng)完成所有的RF及 IF 調(diào)諧，這樣在開發(fā)和生產(chǎn)中就省略了手工調(diào)節(jié)的工藝過(guò)程，自然也降低了成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。MICRF002可以提供兩種基本的工作模式，既固定模式(FIXED MODE)和掃頻模式(SWP MODE)。在FIXED工作模式下，MICRF002如同傳統(tǒng)的超外差式接收機(jī)一樣片內(nèi)產(chǎn)生固定頻率的本振

24、信號(hào)，你需要做的僅僅是外接一只石英晶振或輸入外部時(shí)鐘信號(hào)。和傳統(tǒng)的超外差式接收器類似 , 需要發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率特別精確穩(wěn)定，所以通常都需要石英晶振和聲表面濾波SAW (Surface Acoustic Wave)。在 SWP工作模式下，MICRF002以高于基帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)膾哳l頻率對(duì)內(nèi)部本振進(jìn)行掃頻相當(dāng)于更有效的”擴(kuò)寬”了 RF 接收的帶寬，性能完全等同于傳統(tǒng)超再生接收器。因此，可以用廉價(jià)的外圍器件和免調(diào)諧 LC 發(fā)射機(jī)。在這種工作模式下， 外部參考石英晶振也可以用低成本 0.5%誤差的陶瓷振蕩器代替。功能描述：圖 1-19 MICRF002 的功能描述如圖 1-19 所示： MICRF002分

25、為（ 1）UHF降頻變換器（ 2）OOK解調(diào)器（ 3）參考時(shí)鐘及控制和（ 4）喚醒功能四個(gè)功能塊。用它組成一個(gè)完整的UHF接收器，只需要 2 個(gè)電容（ CTH，CAGC）和 1 個(gè)時(shí)鐘器件（通常為陶瓷震蕩器），當(dāng)然外部還需要 1 個(gè)電源濾波器電容。 4 個(gè)控制輸入腳（ SEL0，SEL1，SWEN，SHUT）用來(lái)選擇芯片的工作模式和帶寬芯片內(nèi)部已有上拉電阻，不再需要外加上拉電阻。第二章基于單片機(jī)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1硬件電路設(shè)計(jì)2.1.1 概述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其發(fā)射系統(tǒng)由可編程的集成芯片及外圍電路構(gòu)成 ; 接收

26、系統(tǒng)由檢波放大整形電路及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收芯片構(gòu)成;處理系統(tǒng)由單片微處理機(jī)芯片及外圍電路構(gòu)成。主要芯片均系無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸專用集成芯片。由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射系統(tǒng)輸出的信號(hào)是經(jīng)高頻調(diào)制后的二進(jìn)制高頻編碼脈沖串, 它由起始碼及信息碼構(gòu)成。這種發(fā)送方式具有下述優(yōu)點(diǎn) :無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸脈沖寬度穩(wěn)定且不會(huì)由于數(shù)據(jù)的內(nèi)容而改變功率消耗 ; 采用高頻調(diào)制的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)抗干擾能力強(qiáng), 使無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)易于分離和區(qū)別; 已調(diào)脈沖列可用一個(gè)窄帶接收器進(jìn)行接收, 可提高無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力; 在高頻下間隔進(jìn)行開關(guān), 可減小消耗功率。本系統(tǒng)根據(jù)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的發(fā)射模塊和接收模塊（QwikRadio 射頻發(fā)射模塊和

27、QwikRadio 射頻接收模塊） 的應(yīng)用方式和 AT89S51單片機(jī)的編碼和解碼的工作原理, 設(shè)計(jì)了利用AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件線路示意圖。該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能為：當(dāng)電路發(fā)射部分有按鍵按下時(shí)，由單片機(jī)對(duì)該按鍵進(jìn)行編碼，然后發(fā)送到接收端。當(dāng)接收模塊接收到信號(hào)后，傳送到單片機(jī)處進(jìn)行解碼，判斷出是那一個(gè)按鍵被按下，然后點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?.1.2 發(fā)射部分無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的發(fā)射部分由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射模塊，主控芯片AT89S51和按鍵開關(guān)控制電路組成。發(fā)射系統(tǒng)主要功能是將按鍵電路的信息進(jìn)行編碼后得到編碼脈沖信號(hào)，此信號(hào)調(diào)制無(wú)線電發(fā)射電路并發(fā)射出去。無(wú)

28、線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的發(fā)射部分電路如下圖所示。電路中有 4 個(gè)按鍵開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)控制著接收部分的 4 個(gè)發(fā)光二極管。本電路可以使用 USB接口供電，也可以直接接 5 伏的穩(wěn)壓電源。 8 位信息碼通過(guò)編碼器轉(zhuǎn)換成 18 位串行碼，該串行碼通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射模塊發(fā)射出去此編碼通過(guò)AT89S51單片機(jī)來(lái)完成。圖 2-1 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)射部分電路示意圖IC1 為主控芯片 AT89S51,主要完成根據(jù)按鍵進(jìn)行編碼并控制發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)射的功能。 4 個(gè) 10K 的電阻 R1-R4 和按鍵開關(guān) S1、S3、S4、S5 共同構(gòu)成按鍵開關(guān)控制電路。 J1 為整個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心之一，即無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射模塊

29、QwikRadio?射頻發(fā)射模塊。 JP1 是將程序燒入單片機(jī)的下載線接口。 J9 是接 5 伏穩(wěn)壓電源的電源接口。而J2 就是電路的另一個(gè)電源接口， USB電源接口，可直接利用電腦USB口的電源為系統(tǒng)電路供電。T1 是晶體振蕩器，它和兩個(gè)30 皮法的電容構(gòu)成單片機(jī)的晶體振蕩電路。輕觸開關(guān) K19、 10uF的電容和 10K 的電阻構(gòu)成單片機(jī)的復(fù)位電路。下圖為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)射部分電路的PCB圖：圖 2-2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)射部分電路PCB圖2.1.3 接收部分接收部分主要由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊、解碼電路、顯示電路組成。接收控制電路主要完成的功能是對(duì)接收進(jìn)來(lái)的信號(hào)解調(diào)后進(jìn)行解碼，解碼后的數(shù)

30、據(jù)控制相應(yīng)的發(fā)光二極管進(jìn)行動(dòng)作。脈沖波形進(jìn)入無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊以后 , 因?yàn)闊o(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊里要進(jìn)行解調(diào)、信號(hào)放大和整形。所以要注意 : 在沒(méi)有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收信號(hào)時(shí) , 其輸出端為雜波信號(hào) , 有信號(hào)時(shí)為接收到的脈沖信號(hào)。 即如果接收到的信號(hào)是高電平， 那么在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊數(shù)據(jù)輸出端輸出的信號(hào)就為高電平，反之，如果接收到的是低電平，那么在輸出端輸出的也是低電平。數(shù)據(jù)由無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊接收后 , 經(jīng)過(guò)單片機(jī) AT89S51 進(jìn)行解碼。數(shù)據(jù)由 P2 口輸出 , 因?yàn)?P2 口通常是做通用的 IO 口使用的 , 所以在電路結(jié)構(gòu)上有其自身特點(diǎn)。 它不需要多路轉(zhuǎn)接電路 MUX;其次是電

31、路的內(nèi)部有上拉電阻。這些電阻與場(chǎng)效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路。為此 , P2 口作為輸出使用時(shí) , 已能向外提供推拉電流負(fù)載 , 而無(wú)需再接上拉電阻。 P2 口出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電阻的分壓后直接接到發(fā)光二極管上。圖 4 所示是一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的接收電路。圖 4 中, P2 口出去后連接 15k 的電阻 , 然后連接到發(fā)光二極管上。當(dāng)數(shù)據(jù)碼為“ 1”時(shí)滅 , 為“ 0”時(shí)亮 , 這樣又直觀又方便。電路的供電方式與發(fā)射部分的供電方式相同， 既可以用 USB接口供電，也可以用 5 伏的穩(wěn)壓電源供電。圖 2-3 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)接收部分電路示意圖IC2 為主控芯片 AT89S51,主要完成根據(jù)按鍵進(jìn)行解

32、碼并控制接收模塊進(jìn)行接收的功能。 4 個(gè) 15K 的電阻 R1-R4 和發(fā)光二極管 D3-D6 共同構(gòu)成顯示電路。 J2 為整個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心之一，即無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊 QwikRadio?射頻接收模塊。 JP2 是將程序燒入單片機(jī)的下載線接口。 J9 是接 5 伏穩(wěn)壓電源的電源接口。而 J4 就是電路的另一個(gè)電源接口， USB電源接口，可直接利用電腦USB口的電源為系統(tǒng)電路供電。 T2 是晶體振蕩器，它和兩個(gè)30 皮法的電容構(gòu)成單片機(jī)的晶體振蕩電路。輕觸開關(guān)K6、10uF 的電容和 10K 的電阻構(gòu)成單片機(jī)的復(fù)位電路。下圖為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)接收部分電路的PCB圖：圖 2-4 無(wú)線數(shù)

33、據(jù)傳輸系統(tǒng)接收部分電路PCB圖以上應(yīng)用的這一種用單片機(jī)直接對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)進(jìn)行解碼的方案 , 一方面 , 簡(jiǎn)化了單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口電路 , 只使用了 P0 口的一根位線 , 因而節(jié)省了硬件的開銷 ; 另一方面 , 由于采用軟件解碼 , 只要知道編碼的格式 , 就可作相應(yīng)的處理 , 很大程度上改善了編碼器和解碼器的互換性 ,在使用和設(shè)計(jì)上增加了更大的靈活性。此外, 由于充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源 , 使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊, 從而降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施的成本。2.2 軟件設(shè)計(jì)2.2.1 概述硬件解碼電路較復(fù)雜, 外圍器件過(guò)多 , 且當(dāng)發(fā)射模塊的類型不同時(shí)不易改動(dòng) , 不利于模塊化 , 而

34、軟件解碼就克服了這些缺點(diǎn)。在軟件解碼無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中 , 解碼的核心是單片機(jī), 電路極為簡(jiǎn)單 , 無(wú)須外圍器件。它接收解調(diào)出的串行二進(jìn)制碼, 在內(nèi)部根據(jù)本系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)編碼格式將串行碼對(duì)應(yīng)成發(fā)射電路上的按鍵, 便于利用 , 易于兼容 , 當(dāng)發(fā)射模塊的類型不同時(shí)只需對(duì)程序稍加改動(dòng)即可。本軟件的主要任務(wù)是在單片機(jī)AT89S51的控制之下完成數(shù)據(jù)的正確傳輸。2.2.2發(fā)射電路的軟件流程設(shè)計(jì)編碼的關(guān)鍵是正確地發(fā)送“ 0”和“ 1”。從上文中描述的基于字節(jié)傳輸?shù)臒o(wú)線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)格式中可以看出“ 0”是由一個(gè)脈沖的高電平和兩個(gè)脈沖的低電平組成的，而“ 1”是由一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平組

35、成的。通過(guò)這個(gè)不同點(diǎn)我們便可以設(shè)計(jì)出發(fā)送“ 0”和發(fā)送“ 1”的程序。在發(fā)射部分，首先要判斷是否有按鍵被按下，如果有，就必須根據(jù)按鍵的鍵值，利用單片機(jī)對(duì)按鍵進(jìn)行編碼，得到相應(yīng)的碼型后，將其發(fā)送到發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端。在發(fā)送之前，要將無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射模塊的使能控制端口置 1。編碼的過(guò)程為：首先發(fā)送5 個(gè)脈沖的高電平和5 個(gè)脈沖的低電平作為發(fā)送信號(hào)的起始位。根據(jù)要發(fā)送的信號(hào)碼一個(gè)一個(gè)地將其發(fā)到發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端。即如果第一個(gè)要發(fā)送的信號(hào)碼為“1”，那么就發(fā)一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平到發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端。然后將信號(hào)碼進(jìn)行移位，發(fā)送下一位數(shù)據(jù)，直到發(fā)送完8 位信號(hào)碼。當(dāng)發(fā)送完信號(hào)碼之后就去

36、檢測(cè)是否有鍵被按下，如果有鍵被按下，那么就重復(fù)以上的過(guò)程。如果沒(méi)有，那么就不斷發(fā)送這一個(gè)帶起始位的信號(hào)碼。本系統(tǒng)的按鍵的相應(yīng)編碼為( 不帶起始位 ) ：左鍵： 0xb5( 十六進(jìn)制 )（二進(jìn)制）其發(fā)送的波形脈沖如下：圖 2-5(a) 左鍵波形脈沖右鍵： 0xd5( 十六進(jìn)制 )（二進(jìn)制）其發(fā)送的波形脈沖如下：圖 2-5(b) 右鍵波形脈沖上鍵： 0x75( 十六進(jìn)制 )（二進(jìn)制）其發(fā)送的波形脈沖如下：圖 2-5(c) 上鍵波形脈沖下鍵： 0xe5( 十六進(jìn)制 )（二進(jìn)制）其發(fā)送的波形脈沖如下：圖 2-5(d) 下鍵波形脈沖無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射部分程序流程圖 :“ 0”的表示方法是由一個(gè)脈沖的高

37、電平和兩個(gè)脈沖的低電平， 而“ 1”是由一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平組成的。圖 2-6 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射部分程序流程圖發(fā)射部分程序#includesbit date=P01;數(shù)據(jù)傳輸端口sbit TXEN=P00;使能端void delay1(unsigned int nn)while(nn-);延時(shí)子程序void delay(unsigned int tt)延時(shí)子程序while(tt-);delay1(50);void SendDate(unsigned char d)發(fā)射數(shù)據(jù)子程序unsigned char i,temp;for(i=0;i8;i+)date = date ;發(fā)送

38、雜波delay(50);延時(shí)date = 1 ;發(fā)送起始位的一個(gè)高電平delay(500);延時(shí)date = 0 ;發(fā)送起始位的一個(gè)低電平delay(500);延時(shí)date = 1 ;for(i=0;i8;i+)判斷是否發(fā)送了8 位temp = (di)&0x80;移位date = 1;發(fā)送數(shù)據(jù)位的一個(gè)高電平delay(100);延時(shí)date = 0;發(fā)送數(shù)據(jù)位的一個(gè)低電平delay(100);延時(shí)if(temp=0)delay(100);如果要發(fā)送數(shù)據(jù)0, 則再延時(shí)date = 1 ;void main(void)delay(0xffff);TXEN = 0;delay(0xffff);TX

39、EN = 1;while(1)date =1;if(P2_4 = 0)如果下鍵被按下TXEN = 1;while( ( P2_7 & P2_5 & P2_6 )=1 )SendDate(0xe5);發(fā)送數(shù)據(jù) 0xe5while(P2_4 = 0);if(P2_5 = 0)如果右鍵被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_7 & P2_6 )=1 )SendDate(0xd5);發(fā)送數(shù)據(jù) 0xd5while(P2_5 = 0);if(P2_6 = 0)如果左鍵被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_5 & P2_7 )=1 )SendDate(0xb5)

40、;發(fā)送數(shù)據(jù) 0xb5while(P2_6 = 0);if(P2_7 = 0)如果上鍵被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_5 & P2_6 )=1 )SendDate(0x75);發(fā)送數(shù)據(jù) 0x75while(P2_7 = 0);2.2.3 接收電路的軟件流程設(shè)計(jì)解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0” 和“1”。從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“ 1”均以一個(gè)脈沖的高電平開始的。不同的是低電平的寬度不同,“ 0”為兩個(gè)脈沖的低電平 , “1”為一個(gè)脈沖的低電平,所以必須根據(jù)低電平的寬度區(qū)別“ 0” 和“ 1”。如果從一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平過(guò)后 ,若讀到的電平為低 ,說(shuō)明該

41、位為“ 0”,反之則為“ 1”。當(dāng) 8位數(shù)據(jù)都接收完兩次后，判斷兩次接收的結(jié)果是否一樣，如果一樣，就進(jìn)行信號(hào)碼控制的相應(yīng)的動(dòng)作，否則就認(rèn)為數(shù)據(jù)接收出錯(cuò)，將該組數(shù)據(jù)丟棄，再重新接收。本系統(tǒng)的接收部分的程序設(shè)計(jì)流程為：首先檢測(cè)是否收到起始位的5個(gè)脈沖的高電平，即先檢測(cè)是否為高電平，然后延時(shí)后再檢測(cè)，如此多次，若檢測(cè)到超過(guò)兩個(gè)脈沖的但少于五個(gè)脈沖的高電平，也可算為檢測(cè)到起始位的高電平。然后檢測(cè)起始位的五個(gè)低電平，檢測(cè)方法與檢測(cè)起始位的高電平方法相類似。檢測(cè)到起始位之后就開始檢測(cè)信號(hào)碼的每一位數(shù)據(jù)，即解碼。判斷完一位數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)移位存放，檢測(cè)下一位數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)完 8位數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)保存好，再檢測(cè)一次，

42、若兩次檢測(cè)的結(jié)果一樣，那么對(duì)相應(yīng)的發(fā)光二極管進(jìn)行操作。如果結(jié)果不一樣，則丟棄前一組數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)，直到檢測(cè)到兩組相同的結(jié)果。解碼的過(guò)程：當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)脈沖的高電平和一個(gè)脈沖的低電平之后，延時(shí)，檢測(cè)下一個(gè)脈沖是高電平還是低電平，如果是低電平，那么該位為“ 0”，反之，為“ 1”。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收部分程序流程圖 :數(shù)據(jù)碼的識(shí)別關(guān)鍵是 0、 1 代碼的識(shí)別 , 根據(jù)上面的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)編碼方法和波形圖可知, 我們只要能測(cè)出加到單片機(jī)IO口引腳的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收模塊接收的信號(hào)的低電平寬度即可得到其代碼。如脈沖寬度編碼方法中 ,表示 0 的低電平寬度為兩個(gè)脈沖寬度,表示 1 的低電平寬度為一個(gè)脈沖寬度 , 我們需要做的是判斷出低電平的寬度范圍。這樣我們就可以比較容易用程序讀取代碼。程序流程圖如圖2-7 所示。圖 2-7 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收部分程序流程圖在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，如果一位數(shù)據(jù)在發(fā)送出去和被接收到這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變，則出現(xiàn)了差錯(cuò)。 差錯(cuò)出現(xiàn)的原因可能是由于熱噪聲或沖擊噪聲。熱噪聲