基于TC89C52无线超声波测距的设计.docVIP

物理与信息工程学院 《电子系统设计》报告 设计题目1： 基于80C52单片机的超声波无线测距显示 设计题目2： 专 业： 光电信息工程 年 级： 2011级 姓 名： 许晓文 学 号： 111100840 同组姓名： 邵鹏飞 学 号： 111100815 同组姓名： 黄娇红 学 号： 111100807 指导老师： 林志贤 2014年7月 基于80C52单片机的超声波无线测距显示 一、设计要求和目的 1.1设计要求：采用一种单片机STC89C52控制HC-SR04实现的无线超声波测距系统。通过简单的无线通信协议，实现可靠性与功耗平衡，该系统能实现对距离的检测，是可以实现远程控制的无线超声波测距系统。低功耗实时性的无线超声波测距是该设计的最大特点。无线传输采用nRF24L01模块传输，用LCD1602实现温度显示。该系统结构简单可靠功耗较低，成本低，是一种无线传感器的解决方案。 1.2设计目的： （1）熟悉系统设计步骤以及超声波的特性 （2）能够运用所学数电、模电电路知识对电路进行合理的调试 （3）增强模块化的思想，掌握无线模块的SPI时序特点 （4）加强动手能力、培养团队合作意识 二、系统设计原理 1主控芯片方案 采用传统的STC89C52 单片机作为主控芯片。此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠。 单片机最小系统 单片机控制模块由STC89C52最小系统组成，其中包括单片机，晶振电路和复位电路。 （1）、晶振电路：晶振电路由两个30pF电容和一个12MHz晶体振荡器构成，接入单片机的X1、X2引脚。 （2）、复位电路：单片复位端低电平有效。 单片机最小电路原理图如图1： 图1 单片机最小系统 2 无线通信模块方案 采用nRF24L01无线射频模块进行通信，nRF24L01是一款高速低功耗的无线通信模块。他能传输上千米的距离（加PA），而且价格较便宜，采用SPI总线通信模式电路简单，操作方便。 2.1 nRF24L01芯片概述 nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，融合了增强型shockbust技术，中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，以-6 dBm的功率发射时，作电流也只有9 mA；收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。 nRF24L01主要特性如下： GFSK调制； 硬件集成OSI链路层； 具有自动应答和自动再发射功能； 片内自动生成报头和CRC校验码； 数据传输率为l Mb/s或2Mb/s； SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s； 125个频道； 与其他nRF24系列射频器件相兼容； QFN20引脚4 mm×4 mm封装； 供电电压为1.9 V～3.6 V。 引脚功能及描述 nRF24L01的封装及引脚排列如图2所示，各引脚功能如下： 图2 nRF24L01封装图 CE：使能发射或接收; CSN，CK，MOSI，MISO：SPI引脚端，通过此引脚配置nRF24L01： IRQ：中断标志位； VDD：电源输入端； VSS：电源地； XC2，XC1：晶体振荡器引脚; DD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V； ANT1,ANT2：天线接口； IREF：参考电流输入。 2.2 工作原理 发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式，接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX?FIFO中清除；未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发