无线数据传输课程设计完整版报告资料.doc
成 绩 评 定 表学生姓名张丽班级学号1203060101专 业通信工程课程设计题目无线数据传输系统设计评语组长签字：成绩日期 2015 年 7 月13 日课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业通信工程学生姓名张丽班级学号 1203060101课程设计题目无线数据传输系统设计实践教学要求与任务:1 学习单片机原理、设计方法和实现技巧；2 掌握简单单片机程序的编程实现；3 掌握简单通信系统设计和分析方法；4 采用单片机语言，实现无线数据传输系统设计。（1）通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成系统结构方框图；（2）采用Proteus实现无线数据传输系统的设计与实现；（3）系统调试与改进，调整系统参数，分析系统运行结果；（4）写出设计总结报告工作计划与进度安排:第一阶段（2天）： 查找资料。第二阶段（1天）： 设计电路，画电路图。第三阶段（1天）： 软件编程与调试。第四阶段（1天）： 撰写报告，准备答辩。指导教师： 201 5年7 月7日专业负责人： 2015年7月7日学院教学副院长： 2015年 7月 7日摘 要无线数据传输就是频带传输的一个典型的实例，将基带信号调制到一个高频载波上传输。无线传输是不需要通过实体的物质介质的，它是通过空气、光束、电磁波、无直接接触的物质传播的传输方式。无线数据传输系统具有通信范围广，传输稳定可靠等特点。无线数据传输系统采用了大规模集成电路技术、单片机技术、网络数据传输技术、抗干扰技术和RS485、RS232通信技术。在线路的设计与元器件的选择上以较大的环境适应性为依据，确保了设备运行的可靠性。其具有体积小、重量轻、稳定性高、费用低廉、安装简单、抗干扰能力强等特点。无线终端适用于各种工业现场需要实现无线遥控、遥测及无线数据传输的各种场所。无线数据传输是指通过GSM和GPRS网络为企业客户提供无线传输通道，解决有线网络难以建设的地区或地点的数据传输问题，具有费用低廉和移动灵活的特点。无线数据传输特别适用于机器到机器的应用，如在遥感遥测等具有数据读取功能的终端上集成无线通信功能。此类终端可在定时或在被激活情况下通过无线传输通道与企业客户中心数据库进行数据交互。关键词：AT89S52单片机；数据采集；无线数据传输；调制解调；串口通信目 录1 选题背景和意义12 任务分析与方案设计2 2.1 系统的总体组成.23 无线数据传输系统的硬件电路设计33.1 单片机外围电路设计33.2 时钟电路设计53.3报警电路设计6 3.4按键电路设计.6 3.5 发射机接收模块的设计53.6 LCD显示电路设计64 无线数据传输系统的软件设计84.1 系统的整体设计85 系统调试及仿真185.1 仿真代码及测试18 5.2 无线数据传输电路仿真206 总结23参考文献251.选题背景和意义无线数据传输的系统是硬件和软件的有机结合，利用快速发展的网络技术，无线通信通信技术得到近距离的音频、视频信息。目前，无线数据传输的系统在许多领域有着重要作用，广泛应用于对分散场所实施远程监控及报警的领域中，同时还可用于可视化办公及现代企事业管理。电脑技术发展的早期，当时数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线比较麻烦，需要特制接口，非常不方便，并且采用有线线缆的成本也很高。于是人们就开始研究无线的数据传输来取代这种传统的线缆传输，就有了我们现在比较熟悉的红外、蓝牙等无线数据传输技术。2.任务分析与方案设计本课设无线数据传输系统一般由发射部分、信道部分和接收器三部分组成。并且利用950nm 近红外波段的红外线作为传输载体来实现无线数据传输系统放任设计。 其中，硬件电路主要完成智能控制、无线传输、数据采集、键盘显示，以及通讯功能。并且用自制开发板进行硬件与软件的仿真，进行调试。使系统能够正确、稳定的完成数据传输采集、显示、通信，以及智能控制功能。然后通过连机调试、运行，确保系统能够稳定的、正确的运行，实现相关功能。无线数据传输的系统是硬件和软件的有机结合，利用快速发展的网络技术，无线通信通信技术得到近距离的音频、视频信息。目前，无线数据传输的系统在许多领域有着重要作用，广泛应用于对分散场所实施远程监控及报警的领域中，同时还可用于可视化办公及现代企事业管理。在本设计中采用Proteus来进行电路设计，采用Keil进来软件编写以及编译，最后将Keil编译出的程序文件跟Proteus进行联合仿真。2.1 系统的总体组成整个无线传输系统由发射、接收两大模块组成，其中以单片机最小控制系统为核心、以芯片构成发射、接收模块为无线数据传输通道，附加键盘、显示模块，后续扩展口开发电路（无线数据采集系统），构成无线数据传输的监测系统。系统组成示意图如下图所示。 图 1 红外通信系统基本组成 图 2 发射模块示意图 图 3 接收模块示意图 3.无线数据传输系统的硬件电路设计3.1单片机外围电路设计在本系统设计中，使用的是Atmel公司生产的AT89S52单片机，它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统编程，在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 AT89S52单片机最小系统如图所示。 图 4 AT89S52单片机最小系统3.2 时钟电路设计 在单片机的内部有一个高增益反向放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成一个稳定的自激振荡器。电路如图所示。 图 5 AT89S52外部时钟源电路图3.2复位电路设计 RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，产生复位信号的电路如图所示。 图 6 单片机复位电路3.3报警电路设计在这个系统中报警部分主要采用蜂鸣器报警，当系统在传输数据的过程中其信号被阻挡超过一定的时间时，蜂鸣器就会报警来提示信号传输不正常，蜂鸣器电路如图所示。 图 7 蜂鸣器电路3.4按键电路设计 在单片机的按键部分采用按钮型按键，按键未按下时其输出端为高电平，按键按下时输出端为低电平；为了增加电平的准确性，可以在按键的输出端加上拉电阻来确保其高低电平的正确，这样通过单片机来检测I/O口的电平状况，然后执行不同的操作，这样就实现了按键的控制功能，电路如图所示。图 8 按键电路3.5发射接收模块的设计 数据发射部分是我们本次系统设计的一个重要部分，它的性能好坏直接关系到我们所设计的系统能否正常无线通信和通信的有效距离；在设计时经过大量资料的查询和进行多个方案的论证，我们发现这部分需要解决的问题主要有两个方面：1、如何实现数据的调制；2、对调制后的数据又怎样进行红外发射。因此，主要从载波电路设计、红外发射电路设计这两个方面来说明电路的设计。使用NE555定时器构成多谐振荡器来产生38KHZ载波。多谐振荡器是一种无稳态电路，接通电源后，无需外加触发信号，就能自动地不断翻转，产生矩形波。由于这种矩形波中含有很多谐波分量，因此就称之为多谐振荡器。具体的电路如图所示。 图 9 NE555定时器电路3.6 LCD显示电路在显示部分使用的是TS1620液晶显示器，它是利用液晶经处理后能改变光线的传输方向的特性实现显示信息的。液晶显示器具有体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机应用系统中得到了日益广泛的应用。 TS1620与单片机的连接电路如图所示。 图 10 单片机与TS1620液晶的连接电路4. 无线数据传输系统的软件设计4.1 系统的整体设计在本系统软件设计中，设计方案是采集一个地点的环境温度数据，然后再将其传输到另外一个地方；其中，在通信过程中设计有主机和从机两部分；主机负责整个系统的控制，从机的主要任务就是接收主机发送的命令，并发送应答信号给从机；同时，根据命令做出相应的反应。除此以外，双机都具有发送和接收温度数据的功能。图 11 单片机主机主程序流程图 5.系统调试及仿真5.1 仿真代码及测试 发射部分代码：函数功能：38KHz脉冲发射 + 延时程序入口参数：（是否发射脉冲,延时约 x (uS)）*/void TT0(bit BT,uint x) TH0 = x>>8; /输入T0初始值 TL0 = x; TF0=0; /清0 TR0=1; /启动定时器0 if(BT = 0) while(!TF0);/BT=0时不发射38KHz脉冲只延时；BT=1发射38KHz脉冲且延时； else while(1) /38KHz脉冲，占空比5:26 IR = 0; if(TF0)break; if(TF0)break; IR = 1; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; if(TF0)break; TR0=0; /关闭定时器0 TF0=0; /标志位溢出则清0 IR =1; /脉冲停止后，发射端口常态为高电平接收部分代码： #include<reg52.h> #include"12864.h"#include<intrins.h> uchar code WUYOU232=0x00,0x40,0x42,0x42,0x42,0x42,0xFE,0x42, 0xC2,0x42,0x43,0x42,0x60,0x40,0x00,0x00, 0x00,0x80,0x40,0x20,0x18,0x06,0x01,0x00, 0x3F,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x70,0x00,0x04,0x04,0x04,0x84,0xE4,0x3C,0x27,0x24, 0x24,0x24,0x24,0xF4,0x24,0x06,0x04,0x00, 0x04,0x02,0x01,0x00,0xFF,0x09,0x09,0x09, 0x09,0x49,0x89,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00; uchar code XIAN32=0x00,0x20,0x30,0xAC,0x63,0x20,0x30,0x20, 0x20,0xFF,0x90,0x92,0x94,0xD0,0x80,0x00, 0x20,0x62,0x23,0x12,0x12,0x12,0x41,0x41, 0x21,0x17,0x18,0x24,0x42,0x80,0xE0,0x00; uchar code HUAN32=0x42,0x42,0xFE,0x43,0x42,0x04,0x04,0x04, 0x84,0xE4,0x1C,0x84,0x04,0x06,0x04,0x00, 0x20,0x60,0x3F,0x10,0x10,0x04,0x02,0x01, 0x00,0xFF,0x00,0x00,0x01,0x03,0x06,0x00; uchar code JING32=0x20,0x20,0xFF,0x20,0x20,0x24,0xA4,0xAC, 0xB5,0xA6,0xB4,0xAC,0xE6,0xB4,0x20,0x00, 0x10,0x30,0x1F,0x08,0x88,0x80,0x4F,0x3A, 0x0A,0x0A,0x7A,0x8A,0x8F,0x80,0xE0,0x00; uchar code JIAN32=0x00,0x00,0xFC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x20, 0x10,0x0F,0x18,0x28,0x6C,0x08,0x00,0x00, 0x40,0x40,0x7E,0x42,0x42,0x7F,0x42,0x42, 0x42,0x7E,0x42,0x42,0x7F,0x42,0x40,0x00; uchar code CE32=0x10,0x22,0x6C,0x00,0x80,0xFC,0x04,0xF4, 0x04,0xFE,0x04,0xF8,0x00,0xFE,0x00,0x00, 0x04,0x04,0xFE,0x01,0x40,0x27,0x10,0x0F, 0x10,0x67,0x00,0x47,0x80,0x7F,0x00,0x00; uchar code WEN32=0x10,0x22,0x64,0x0C,0x80,0x00,0xFE,0x92, 0x92,0x92,0x92,0x92,0xFF,0x02,0x00,0x00, 0x04,0x04,0xFE,0x01,0x40,0x7E,0x42,0x42, 0x7E,0x42,0x7E,0x42,0x42,0x7E,0x40,0x00; uchar code DU32=0x00,0x00,0xFC,0x24,0x24,0x24,0xFC,0xA5, 0xA6,0xA4,0xFC,0x24,0x34,0x26,0x04,0x00, 0x40,0x20,0x9F,0x80,0x42,0x42,0x26,0x2A, 0x12,0x2A,0x26,0x42,0x40,0xC0,0x40,0x00; uchar code MAOHAO32=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xC0, 0xC0,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x31,0x31,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; uchar code DUHAO32= 0x00,0x06,0x09,0x09,0xE6,0xF0,0x18,0x08, 0x08,0x08,0x18,0x30,0x78,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x0F,0x18,0x30, 0x20,0x20,0x20,0x10,0x08,0x00,0x00,0x00; uchar code LIANG32=0x00,0x02,0x02,0x7A,0x4A,0x4A,0x4A,0x4B, 0x4A,0x4A,0x4A,0x7E,0x0B,0x02,0x00,0x00, 0x04,0x83,0x81,0x41,0x3D,0x05,0x05,0x05, 0x05,0x05,0x7F,0x85,0x81,0x85,0xE3,0x00; uchar code SHUZI1032=0x00,0x00,0xE0,0xF0,0xF0,0x18,0x08,0x08, 0x08,0x08,0x08,0x38,0xF0,0xE0,0xC0,0x00, 0x00,0x01,0x0F,0x1F,0x1F,0x30,0x20,0x20, 0x20,0x20,0x20,0x38,0x1F,0x0F,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x10,0x10,0xF8, 0xF8,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x20,0x3F, 0x3F,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x70,0x78,0x08,0x08,0x08, 0x08,0x08,0x88,0xF8,0xF8,0x70,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x30,0x30,0x38,0x3C,0x34,0x36, 0x32,0x33,0x31,0x31,0x30,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x38,0x08,0x88,0x88, 0x88,0x88,0xD8,0xF8,0x70,0x20,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x18,0x18,0x38,0x20,0x21,0x21, 0x21,0x21,0x21,0x3B,0x1E,0x1E,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x80,0x40,0x60, 0x30,0xF0,0xF8,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x06,0x07,0x05,0x04,0x24,0x24, 0x24,0x3F,0x3F,0x3F,0x24,0x24,0x24,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0xF8,0x88,0x88,0x88, 0xC8,0xC8,0x88,0x88,0x88,0x08,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x18,0x1D,0x39,0x20,0x20,0x20, 0x20,0x20,0x20,0x3B,0x1F,0x0F,0x06,0x00,0x00,0x00,0xC0,0xE0,0xF0,0x98,0x88,0x88, 0x88,0x88,0x98,0x98,0xB8,0x10,0x00,0x00, 0x00,0x03,0x0F,0x1F,0x1F,0x31,0x20,0x20, 0x20,0x20,0x20,0x31,0x1F,0x1F,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x30,0x38,0x18,0x18,0x08,0x08, 0x08,0x88,0xC8,0x68,0x38,0x18,0x08,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x3E, 0x3F,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x70,0xF0,0xD8,0xC8,0x88,0x88, 0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x70,0x20,0x00, 0x00,0x08,0x1E,0x1E,0x33,0x21,0x21,0x21, 0x21,0x21,0x23,0x23,0x1E,0x1E,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x70,0xF0,0xD8,0xC8,0x88,0x88, 0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x70,0x20,0x00, 0x00,0x08,0x1E,0x1E,0x33,0x21,0x21,0x21, 0x21,0x21,0x23,0x23,0x1E,0x1E,0x0C,0x00;/*发命令i到主窗口*/externvoid lcd_mwc( uchar i) RW=1; RS=0;do _nop_(); E=1;E=0; while(busy_bit); RW=0; E=1; LCD=i; E=0; /*发数据i到主窗口*/extern void lcd_mwd( uchar i ) RW=1; RS=0;do _nop_(); E=1;E=0; while(busy_bit); RW=0; RS=1; E=1; LCD=i; E=0; /*清屏*/ void lcd_clear(void) uchar i,page;for(page=0xb8;page<0xc0;page+) lcd_mwc(page); lcd_mwc(0x40); for(i=0;i<64;i+) lcd_mwd(0x00); /*初始化LCD*/extern void lcd_init(void) lcd_mwc(0x3f);lcd_mwc(0x0c0); /*dispm_zi_up()显示汉字上半部*/ extern void dispm_zi_up(uchar code *zi) uchar i; for(i=0;i<16;i+) lcd_mwd(*(zi+i); /*dispm_zi_down()显示汉字下半部*/ extern void dispm_zi_down(uchar code *zi) uchar i; for(i=16;i<32;i+) lcd_mwd(*(zi+i); 将以上整体系统程序在keil中运行，显示结果无误后利用所产生的文件进行电路的仿真。 5.2 无线数据传输电路仿真 图 13 无线数据传输电路原理图 图 14 无线数据传输电路仿真图6.总 结 本章介绍了无线数据传输系统的软件设计，本章主要介绍了系统单片机软件设计的思想和方法以及在软件设计中采用的软件算法。单片机软件实现了各种数据采集、处理、显示、传输、控制等功能，友好的人机界面，使得数据采集、数据传输及控制更直观、方便。参考文献1 李朝青. 单片机原理及接口技术M，北京航天航空大学出版社，2005-102 求是科技. 单片机典型模块设计实例导航R，人民邮电出版社，2008-73 赵建领. 51单片机开发与应用技术详解M，电子工业出版社，2009-14 陶亚雄. 现代通信原理N，电子工业出版社，2009-45 樊昌信. 通信原理M，国防工业出版社 2004-096 (瑞典) Tommy Oberg. 调制、检测与编码R，电子工业出版社，2004-017 CRC-8高效简练的单片机实现方法J 陈松岭 2004-28 循环冗余校验码的软件实现M 孟德红著 1999-109 模拟电子技术基础M，高等教育出版社，童诗白主编 .2008-710 Micrel Inc. 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