基于单片机无线数据收发系统毕业论文.docxVIP

1引言

伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。

但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果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的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。

本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的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，接口简单。nRF401是国外必威体育精装版推出的单片无线收发一体芯片，它在一个20脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，并且外围元件少，便于设计生产，功耗极低，集成度高，是目前集成度较高的无线数传产品，它为低速率低成本的无线技术提出了解决方案。

2无线数据收发系统

2.1系统组成

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的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF401进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。

无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理如图2-1所示：

按键单片

按键

单片机系统

无线收发器

液晶显示屏

单片机系

无线收发器

图2-1无线数据收发系统原理图

2.2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的信息。按键与单片机AT89S52的P3.2-P3.5口相接，单片机的P1.0口控制信息的发送与接收，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；接收端的收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器的输出端通过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的过程。

本系统采用的是半双工传送方式。所谓半双工就是通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接收信息，即在指定的时刻，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的过程，而相反方向与其原理相同。无线数据收发系统的电路图见附录3。

3收发部分原理与设计

nRF401是一种基于短程无线通信技术的芯片。收发部分采用nRF401芯片，其引脚DIN与单片机的TXD相连，需要发射的数字信号通过DIN输入；引脚DOUT与单片机的RXD相连，解调出来的信号经过DOUT输出进入单片机。

3.1无线收发芯片nRF401介绍

3.1.1主要引脚功能

XC2

XC2TXEN

PWRUP VSSANT1ANT2 VSSVDDFREQ

RFPWR

XCI

VDDvCC

FLTIVCO1VCO2VSS

VDDDIN

DOUT

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

2

3

4

5

6

7

8

9

10

图3-1nRF401引脚图

(1)9脚及10脚分别是DIN输入数字信号和DOUT输出数字信号均为标准的逻辑电平信号，需要发射的数字信号通过DIN输入，解调出来的信号经过DOUT输出。

(2)12脚为通道选择，FREQ=“0”为通道#1(433.92MHz),FREQ=“1”为通道#2(434.33MHz)。

(3)18脚为电源开关，PWR_UP=“1”为工作模式，PWR_UP=“0”为待机模式。

(4)19脚TXEN:高电平允许发送数据，低电平允许接收数据。

(5)ANT1、ANT2:天线接入端。

3.1.2内部结构与工作原理

nRF401无线收发芯片的结构框图如图3-2所示：芯片内包含有发射功率放大器(PA)、低噪声接收放大器(LNA),晶体振荡器(0SC),锁相环(PLL),压控振荡器(VCO),混频器(MIXER)等电路2。

DOUT

DOUT

10

DEM

LNA

TXENCS

16

ANT1

DIN9

ANT2

PWR_UP一

18

OSC

po

PLL

[4