基于单片机的无线数据传输模块毕业设计.doc
《基于单片机的无线数据传输模块毕业设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的无线数据传输模块毕业设计.doc(52页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、编号: 毕业设计说明书题 目: 基于单片机的无线数 据传输模块 院 (系): * 专 业: * 学生姓名: * 学 号: * 指导教师: * 职 称: * 题目类型: 理论研究 实验研究 R工程设计 工程技术研究 软件开发摘 要随着社会的发展,人们期望能随时随地、不受时空限制地进行信息交互。当今的各种智能化控制系统也离不开数据信息的传输。其中,无线数据传输是区别于传统的有线传输的新型传输方式,系统不需要传输线缆、成本低廉、施工简单。无线数据传输如下的优点使其日益得到广泛的应用:1)省去了通信设备之间连线,特别是在不易接线或接线费用较高区域(如有历史意义的建筑物、河流、山脉等障碍)更具优势,甚至
2、某些场合只能采用无线数据传输方式(如民航飞机的导航);2)设备的可移动性、安装的方便性、组网的灵活性等。目前,蓝牙(Bluetooth)、IEEE802.11等无线局域网协议及其技术的研究、开发和应用正如火如荼地进行,也预示着无线通信在未来的信息交互中将发挥出更大的作用。现在,有很多的电器产品(如一些家用电器)的操作控制也都采用了无线数据传输方式,一些无线数据传输功能相对简单的电器产品,无线数据传输信号的接收识别往往采用与编码调制芯片配套的译码芯片。而无线数据传输功能比较复杂的一些电器产品,无线数据传输信号的识别与译码多采用单片机,其编码调制方法也有多种。下面介绍一种常用的无线数据传输信号的编
3、码方法,以及用单片机对其进行识别的程序设计方法,以供参考。设计了一种基于AT89S51单片机的无线数据传输方案,并简要介绍了无线数据传输抗干扰措施并给出软件设计实例。关键词:无线数据传输; 单片机; 编码; 解码AbstractWith the development of society, people look forward to anytime, anywhere, without time limit to conduct information exchange. Todays all kinds of intelligent control system is also inse
4、parable from the data information transmission. The wireless data transmission is different from the traditional cable transmission of a new transmission, the system does not require transmission cable, low-cost, simple construction. Wireless data transmission are the advantages of its increasingly
5、wide range of applications: 1) eliminating the connection between the communications equipment, particularly in the hard wiring or higher cost of wiring the region (if any historical significance of buildings, rivers, mountains, etc. Obstructions) a better position, even some occasions, can only use
6、 wireless data transfer method (such as civil aircraft navigation); 2) mobile equipment, the installation of convenience, flexibility, and other network. Currently Bluetooth (Bluetooth), IEEE802.11 wireless local area network (WLAN, Wireless Local Area Network) agreement and technology research, dev
7、elopment and application are carried out in full swing, but also indicates that wireless communications in the future Internet will play a bigger role. Now, a lot of electrical products (such as some household appliances) have the operational control of the use of wireless data transmission, wireles
8、s data transmission functions of some relatively simple electrical products, wireless data transmission signals are often used to receive recognition and supporting chips code modulation The decoding chips. And wireless data transmission functions of some of the more complex electrical products, wir
9、eless data transmission signals in the identification and decoding use of SCM, its code modulation also have a variety of ways. Here are a commonly used wireless data transmission signal coding methods, and use them to identify the MCU programming methods, for reference. AT89S51 design of a microcon
10、troller-based wireless data transmission programme and gave a briefing on wireless data transmission anti-jamming measures and gives examples of the software design.Key words:Wireless data transmission; single-chip microcomputer; coding; decoder目 录引言11 单片机无线数据传输系统设计的原理11.1 单片机无线数据传输原理概述11.1.1 无线数据传输
11、编码原理21.1.2 无线数据传输信号的解码51.1.3 无线数据传输协议61.1.4 无线数据传输系统的调制和解调71.2 AT89S51单片机的原理71.3 QwikRadio射频发射模块(Transmitter Module)111.4 QwikRadio射频接收模块(Receiver Module)222 基于单片机的无线数据传输系统的实现292.1 硬件电路设计292.1.1概述 292.1.2发射部分302.1.3接收部分312.2 软件设计332.2.1概述332.2.2发射电路的软件流程设计332.2.3接收电路的软件流程设计373 调试424 总结445 结束语45谢 辞46
12、参考文献47附 录48引言当今的各种智能化控制系统 ,比如智能化小区内部的无线抄表系统、门禁系统、防盗报警系统和安全防火系统等 ,工业数据采集系统 ,水文气象控制系统,机器人控制系统、数字图像传输系统等等 ,都离不开数据信息的传输。可以说 ,数据信息传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分。而数据送的方式大部分采用有线的数据传送方式,例如并行传送、串行传送、CAN总线和Lonworks总线等等。在有线数据传输方式当中,数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在一些单片机监测系统中,数据采集装置是安装在环境条件恶劣的现场或野外。采集到的数据通信传输到手持终端, 然后通过手持终端送到后台机(PC
13、 机) 进行数据分析、处理。这样,数据采集装置与手持终端之间的数据传输需解决通信问题。若采用有线数据传输方式显然是不合适的。其实,数据传输还可以有无线传输方式,即通过空气或真空实现数据传送。相比于传统的有线数据传输方式,无线数据传输方式可以不考虑传输线缆的安装问题,从而节省大量电线电缆,并且降低施工难度和系统成本,是一个很有发展潜力的研究课题。无线数据传输因其传输距离远和受障碍影响小而得到广泛应用,随着各种专用无线数据传输集成电路和无线数据传输发射和接收专用集成电路的不断涌现,使许多复杂的无线数据传输系统的设计变得愈来愈简单,而且工作稳定性可靠。随着计算机、通信和无线技术的逐步融合,在传统的有
14、线通信的基础上,无线通信技术因具有体积小、抗干扰能力强、快捷、方便、可移动、可靠、无需布线、维护方便和数据安全等优势,所以广泛应用到遥控玩具、汽车电子、安全防火、生物信号采集、环境监测和电气自动化等领域。本文介绍利用单片机以及发射/接收模块电路实现的一种无线数据传输系统的设计思想。给出了无线数据传输系统的工作原理、硬件设计方案和软件设计方案。讨论了数据传输格式,给出了数据通信协议的数据帧结构,以适应于无线通信环境,可确保在案较差的无线环境下实现数据无差错传输。该方法安全可靠,实时性强,占用内存极少,可广泛应用于高中低档单片机. 特别对于存储容量小的低档单片机,该方法是理想的选择。主控芯片采用A
15、T89S51 单片机,发射电路采用无线数据传输模块QwikRadio射频发射模块,接收部分采用无线数据传输模块QwikRadio射频接收模块。该系统通过发射接收无线电波实现数据的无线传输。其装置具有体积小、功耗低、成本低的特点,传输距离可达100m以上。1 单片机无线数据传输系统设计的原理1.1 单片机无线数据传输原理概述无线数据传输有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过无线数据传输模块中的发射模块发射信号。无线数据传输接收端普遍采用价格便宜,性能可靠的一体化无线数据传输接收模块(如QwikRadio射频接收模块,它接收无线数据传输信号
16、频率为433.92 MHz,数据速率为10Kbps) 接收无线数据传输信号,它同时对信号进行放大、检波、整形,得到TTL 电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,去控制相关对象,如图1-1所示。单片机编码调制无线发送模块发送无线接收模块接收单片机解码图 1-1 单片机无线数据传输的过程无线数据传输发射部分,一般由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成。用来产生载频振荡的电路一般有多谐振荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等由低频振荡器产生的低频调制波,一般为宽度一定的方法。如果是多路控制可以采用每一路宽度不同的方波,或是频率不同的方法去调制高频载波,组成
17、一组组的已调制波,作为控制信号向空中发射。接收电路从工作方式分,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产生的振荡波与输入信号混频,将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路。其优点是: 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。具有较高的选择性和较好的频率特性。容易调整。缺点是电路比较复杂 ,同时也存在着一些特殊的干扰 ,如相频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。超再生电路实际上是一个受控间歇振荡的高频振荡器,这个高频振荡器采用电容三点式振荡器,振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡又是在高频振荡过程中产生的,反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇。间歇振荡的频率是由电路的参数决定
18、的。这个频率选低了,电路的抗干扰性能较好,接收灵敏度降低;反之亦然。超再生式接收方式具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点所以在实际应用中被广泛采用。1.1.1 无线数据传输编码原理无线数据传输按编码产生方式分为专用芯片编码方式和自定义编码方式两种。(1) 专用芯片编码方式: 有固定的调制方式和帧结构,可用硬件、也可以用软件来实现解码。(2) 自定义编码方式: 调制方式和帧结构都由自己定义,采用这种编码方式时一般都需要采用软件解码。有许多专用的无线数据传输发射芯片把按键识别、编码、调制功能集成在一块芯片中, 输出发射信号, 只要经过驱动即可通过芯片把无线数据传输信号发射出去。这种发射方式简单可
19、靠、基本不用调试即可使用,。大多数发射芯片采用低功耗设计, 特别适用于手持式遥控器中。虽然专用芯片使用简便, 但对于某些场合却并不适用。最简单的例子就是空调遥控器, 用户必须从遥控发射端知道空调当前的设置状态, 而遥控器的按键数目又不可能太多, 在这种情况下, 我们发射出去的温度调节信号就不能只是简单的“加”和“减”和“开”和“关”, 还应该把设置的温度值一起发射出去。这时就要使用以MCU 为核心的无线数据传输发射电路。在以MCU 为核心的无线数据传输发射电路中,MCU 完成按键的识别、编码工作, 调制既可由硬件电路完成也可以由软件模拟完成。因为如前所述, 无线数据传输的载波频率比较低, MC
20、U 的速度完全可以满足要求。产生出来的发射信号同样只要经过驱动即可发射出去。二进制信号的编码:传统通讯传送的信息以模拟信号出现,表现为一种连续的信号, 而现代通讯系统传送的方式是采用数字信号的方式。无线数据传输采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,可由发送单片机来完成。为了满足上述对无线数据传输的要求 , 传输指令的传送可以通过改变光学载体 (红外线)的编码来传输 ,其字长可以变化 ,即一个字可以包括不同的二进制位数.在传输系统中有3 种“二进制位”的表示方法 ,即通常所说的“0”,“1”的表示方法。第一种:FSK式(移频键控方式Frequency Shift Keying), 又称数字调
21、频。如果用改变载波频率的方法来传送二进制符号,就是移频键控(FSK)的方法。这时其频谱可以看成码列对低频载波的开关键控加上码列的反码对高频载波的开关键控。移频键控方式用两种不同的脉冲频率分别表示二进制数的“0”和“1”。用2个频率传输1“位”二进制 ,这是最安全的方法,缺点是成本高、功耗大。所以 ,在电器的遥控器中极少应用。图1-2是表示用2个频率对“二进制位”的“0”和“1”进行编码的示意图。在FSK方式中,相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间,其相位通常是不连续的。图1-2 FSK编码“二进制位”的方式第二种:曼彻斯特编码方式 又称双相调制编码方式 ,常用于
22、局域网传输。在曼彻斯特编码中,每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号;从高到低跳变表示1,从低到高跳变表示0。,在长虹、创维等彩电的控制器中,就采用了这种双相调制方式。还有一种是差分曼彻斯特编码,每位中间的跳变仅提供时钟定时,而用每位开始时有无跳变表示0或1,有跳变为0,无跳变为1。两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中,在传输代码信息的同时,也将时钟同步信号一起传输到对方,每位编码中有一跳变,不存在直流分量,因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2。曼彻斯特编码“二进制位”的表示方法如图1-3所示。图
23、1-3 传输“二进制位”的曼彻斯特编码方式第三种:脉宽调制编码方式 ,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。这种编码方式根据脉冲上升沿之间的距离决定“二进制位”是“0”还是“1”,两脉冲上升沿之间距离短为“0”,距离长为“1”。如图1-4 所示 ,脉宽编码用在载波或脉冲调制方式中.家用录像机 ,VCD,DVD的遥控器多采用脉宽编码方式。图1-4 传输“二进制位”的脉冲调制方式脉宽调制编码方式的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 无线数据 传输 模块 毕业设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4138665.html