单片机的无线数据传输模块毕业设计解读

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1、四川理工学院成人教育学院毕业设计（论文）题 目 基于单片机控制的WIFI无线传输模块的设计教学点重庆科创职业学院专业通信 工程年级2011 级姓名吴敏指导教师贾俊霞定稿日期：2014年4月25日四川理工学院成人教育学院毕业设计（论文）任务书信 通 敏 吴目 题完期日8月2 年320院 学 业 职 创 科 庆 重 指位霞 贾设计坠文；5容目标亠口外输 口传制 针根编 单外程 W:1 )2)3)fel)2)3 ) 内 目 设计坠文晏求匕匕 厶冃 案硬有 方软具 体计机 灶 设片 阿札单 统片， 系单收 输51接 无求自 机更偉 A7 A7 A7 12 3 /| /| /|参考资料小 出 怀 写技一

2、 枷謂王 通红側 学记耐注：此表由指导教师填写后发给学生，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。基于单片机控制的WIFI无线传输模块的设计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。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码方法， 以

3、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;片机；编码；解码Design of WIFI wireless transmission module based on MCUAbstractWith the development of society, people expect to whenever and wherever possible, without time limit for information interaction. Transmi

4、ssion of various intelligent current control system also cannot do without data information. There are a lot of electrical products (such as some of the household appliances) operation control have also used a wireless data transmission, electrical products some wireless data transmission function o

5、f relatively simple, receiving and identifying the wireless 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, th

6、e modulation and coding methods are various. The coding method is a commonly used wireless data transmission signal, 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, an

7、d briefly introduces the wireless data transmission, anti-interference measures and gives the software design example.Key words:Wireless data transmission; single-chip microcomputer; coding; decoder前言1第一章单片机无线数据传输系统设计的原理21.1单片机无线数据传输原理概述21.2 AT89S51单片机的原理31.3 QwikRadio射频发射模块(Transmitter Module) 31.4

8、 QwikRadio 射频接收模块(ReceiverModule) 5第二章基于单片机的无线数据传输系统的实现72.1硬件电路设计72.1.1 概述72.1.2发射部分72.1.3接收部分92.2软件设计112.2.1 概述112.2.3接收电路的软件流程设计16第三章调试22第四章结束语25致谢26参考文献27前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

9、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

10、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

11、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AT89S51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。第一章单片机无线数据传输

12、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。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

13、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

14、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。1.2 AT89S51单片机的原理AT89S51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内 含4K bytes的可系统编程的Fla

15、sh只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度， 非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既 可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价at89s51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用 于各种控制领域。AT89S51提供以标准功能:4K字节Flash闪速存储器，128字节内部 RAM,32个I/O 口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定时/计数器，一个5向量 两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降 至0HZ的静态逻辑操作

16、，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的 工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作直到下一个硬件复位。1.3 QwikRadio 射频发射模块(Transmitter Module)无线数据传输系统的核心是无线收发控制电路.我们可以采用无线数据传输模块来 构成无线收发电路。在本系统中，我们采用的收发模块是QwikRadio射频发射模块和 QwikRadio射频接收模块。QwikRadio射频发射模块有以下特点：支持幅移键控(ASK)/键控通断(OOK)调制方式数据传输速率可达20Kbps可与各种超再生和超外差

17、接收器配合使用与QwikRatio系列接收器配合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的降低 系统成本待机电流极小，小于0.04uA通过改变PC端电压可调节发射功率输出消隐是保证MICRF102符合FCC等发射规定的关键天线自动调谐功能，消除了模块生产过程中的手工调谐工序也能自动适应阻 抗变化和触摸效应表1-2射频发射模块参数表模块型号RFIC发射功率工作电流数据速率发射频率模块尺寸(mm)外围元件TX-2-F3-AMICRF102BMOdbm8mA20Kbps315MHz22.6 X 10.216只无线数据传输发射芯片MICRF102的应用说明MICRF102 是 Micrel 公司 QwikR

18、atioTM 系列发射器（Transmitter）的成员之一, 工作在300470MHz ISM频段，适用于各种无线遥控/数传领域。它是一款真正的单片 “数据入，天线出”发射器，天线调谐在芯片内部完成，无需手工调节；发射功率自 动控制；高度集成，外围元件极少，应用非常简单；稳定性好，性价比优异。MICRF102支持幅移键控（ASK）/键控通断（OOK）调制方式，可与各种超再生 和超外差接收器配合使用。数据传输速率可达20kbps。MICRF102与QwikRatioTM系列 接收器配合使用，能在实现可靠链接的同时，大大的缩短产品研发周期和降低系统成 本。特性参数表中参数如无特别声明，均在以下条

19、件测得4.75VWV W5.5V，V =0.35V，TA=25C，f =12.1875MHz，STBY=VDD。DDPCREFOSC表1-5特性参数符号参数测试条件最小 值典型/值最大值单位电源IQ待机电 流V 0.5V ,STBYV V -0.5V0.04|J AION高电平 电流315MHz，见说明4610.5mA433MHz，见说明4812mAIOFF低电平 电流315MHz46mA433MHz68.5mA平均工 作电流315MHz, 33% 占空比4.7mA433MHz, 33% 占空比6.7mA射频/中频部分POUT射频输 出功率见说明40dBmE场强（3m 处）见说明567dB80

20、dBJ V/mH谐波输 出，见说 明10315MHz 二次谐波三次谐波-46-45dBc433MHz二次谐波三次谐波-50-41dBcASK消 光比4052dBc变容调 节范围见说明7357pF参考振汤器部分参考振 荡器输 入阻抗300k Q参考振 荡器源 电流6|J A参考振 荡器输 入电压0.20.5VPP数据/控制部分校准时 间见说明 8, ASK二High25ms功放待 机/启 动延迟见说明9, STBY电 压由低至咼转换，晶 振 ESR20 Q6ms待机/ 发射稳 定时间外部时钟输入 (500mVPP )10ms晶振，ESR20 Q19ms最大数 据速率ASK调制，占空比为50%20

21、kbpsVSTBY使动电 压0.75VDDVASK输 入电平高电平0.75VDDV低电平0.25VDDVASK输 入电流ASK为0V和5V时 电流-100.110V1.4 QwikRadio 射频接收模块(Receiver Module)表1-7射频接收模块参数模块型号RFIC接收灵敏度工作电流数据速率接收频率模块尺寸(mm)外围元件RX-2-F4-AMICRF002BMW-102dBm3 mA10Kbps433.92MHz11.5 X 2513只美国Micrel半导体公司最新推出MICRF002是MICRF001和MICRF011的增强型系 列产品，主要应用于无线遥控方面。它是单片无线OOK

22、(ON-OFF Keyed)接收扫频芯片， 高频信号接收功能全部集成于片内以达到用最少的外围器件和最低的成本获得最可靠 的接收效果。所以说MICRF002是真正意义上的“天线高频AM信号输入，数字信号输出”的单片接收器件。同时，片内自动完成所有的RF及IF调谐，这样在开发和生产 中就省略了手工调节的工艺过程，自然也降低了成本，增强了产品的竞争力。MICRF002可以提供两种基本的工作模式，既固定模式（FIXED MODE）和 扫频模式（SWPMODE）。在FIXED工作模式下，MICRF002如同传统的超外差式接收机一 样片内产生固定频率的本振信号，你需要做的仅仅是外接一只石英晶振或输入外部时

23、 钟信号。和传统的超外差式接收器类似，需要发射机的发射频率特别精确稳定，所以通 常都需要石英晶振和声表面滤波SAW （Surface Acous tic Wave）。在SWP工作模式下，MICRF002以高于基带数据传输的扫频频率对内部本振进行扫 频相当于更有效的”扩宽”了 RF接收的带宽，性能完全等同于传统超再生接收器。因 此,可以用廉价的外围器件和免调谐LC发射机。在这种工作模式下，外部参考石英晶 振也可以用低成本土 0.5%误差的陶瓷振荡器代替。功能描述：fAK&up FijKra oh I 11 1 t viO co图1-19 MICRF002的功能描述如图1-19所示：MICRF00

24、2分为（1） UHF降频变换器（2） OOK解调器（3）参考 时钟及控制和（4）唤醒功能四个功能块。用它组成一个完整的UHF接收器，只需要2 个电容（CTH, CAGC）和1个时钟器件（通常为陶瓷震荡器），当然外部还需要1个电 源滤波器电容。4个控制输入脚（SELO，SEL1，SWEN，SHUT）用来选择芯片的工作模 式和带宽芯片内部已有上拉电阻，不再需要外加上拉电阻。第二章 基于单片机的无线数据传输系统的实现2.1硬件电路设计2.1.1概述无线数据传输系统一般由无线数据传输的发射系统、无线数据传输接收系统、处 理系统、执行机构构成。其发射系统由可编程的集成芯片及外围电路构成;接收系统由 检波

25、放大整形电路及无线数据传输接收芯片构成；处理系统由单片微处理机芯片及外 围电路构成。主要芯片均系无线数据传输专用集成芯片。由无线数据传输发射系统输 出的信号是经高频调制后的二进制高频编码脉冲串，它由起始码及信息码构成。这种发 送方式具有下述优点：无线数据传输脉冲宽度稳定且不会由于数据的内容而改变功率 消耗;采用高频调制的无线数据传输信号抗干扰能力强，使无线数据传输信号易于分离 和区别；已调脉冲列可用一个窄带接收器进行接收，可提高无线数据传输系统的抗干扰 能力;在高频下间隔进行开关，可减小消耗功率。本系统根据无线数据传输系统的发射模块和接收模块（QwikRadio射频发射模块 和QwikRadi

26、o射频接收模块）的应用方式和AT89S51单片机的编码和解码的工作原理, 设计了利用AT89S51单片机实现的无线数据传输系统的硬件线路示意图。该系统要实 现的功能为：当电路发射部分有按键按下时，由单片机对该按键进行编码，然后发送 到接收端。当接收模块接收到信号后，传送到单片机处进行解码，判断出是那一个按 键被按下，然后点亮相应的发光二极管，完成无线数据传输的功能。2.1.2发射部分无线数据传输系统的发射部分由无线数据传输发射模块，主控芯片AT89S51和按 键开关控制电路组成。发射系统主要功能是将按键电路的信息进行编码后得到编码脉 冲信号，此信号调制无线电发射电路并发射出去。无线数据传输系统

27、的发射部分电路 如下图所示。电路中有4个按键开关，分别对应控制着接收部分的4个发光二极管。 本电路可以使用USB接口供电，也可以直接接5伏的稳压电源。8位信息码通过编码 器转换成18位串行码，该串行码通过无线数据传输发射模块发射出去此编码通过 AT89S51单片机来完成。 :EgSiliI羸丄冷I !=j= 01.3VOCPliVl iFl 1MQFl JHllFI.1PiJ2FHwnFl S刘KSTP.lOJiXD芮 1 7XD.dXFJ、rxTil； ；Pl?閃顾】plA蒯11P25MF.r：也MTftl 1pitXTAIJP2Ii-j ruu III图2-1无线数据传输系统发射部分电路示

28、意图IC1为主控芯片AT89S51,主要完成根据按键进行编码并控制发射模块进行发射的 功能。4个10K的电阻R1-R4和按键开关S1、S3、S4、S5共同构成按键开关控制电路。 J1为整个无线数据传输系统的核心之一，即无线数据传输发射模块QwikRadio射频发 射模块。JP1是将程序烧入单片机的下载线接口。J9是接5伏稳压电源的电源接口。 而J2就是电路的另一个电源接口，USB电源接口，可直接利用电脑USB 口的电源为系 统电路供电。T1是晶体振荡器，它和两个30皮法的电容构成单片机的晶体振荡电路。 轻触开关K19、10uF的电容和10K的电阻构成单片机的复位电路。下图为无线数据传输系统发射

29、部分电路的PCB图：图2-2无线数据传输系统发射部分电路PCB图2.1.3接收部分接收部分主要由无线数据传输接收模块、解码电路、显示电路组成。接收控制电 路主要完成的功能是对接收进来的信号解调后进行解码，解码后的数据控制相应的发 光二极管进行动作。脉冲波形进入无线数据传输接收模块以后，因为无线数据传输接收模块里要进行 解调、信号放大和整形。所以要注意：在没有无线数据传输接收信号时，其输出端为 杂波信号，有信号时为接收到的脉冲信号。即如果接收到的信号是高电平，那么在无 线数据传输接收模块数据输出端输出的信号就为高电平，反之，如果接收到的是低电 平，那么在输出端输出的也是低电平。数据由无线数据传输

30、接收模块接收后，经过单片机AT89S51进行解码。数据由P2 口输出，因为P2 口通常是做通用的I/O 口使用的，所以在电路结构上有其自身特点。 它不需要多路转接电路MUX;其次是电路的内部有上拉电阻。这些电阻与场效应管共同 组成输出驱动电路。为此，P2 口作为输出使用时，已能向外提供推拉电流负载，而无 需再接上拉电阻。P2 口出来的数据经过电阻的分压后直接接到发光二极管上。图4所 示是一个无线数据传输系统的接收电路。图4中，P2 口出去后连接15kQ的电阻，然后连接到发光二极管上。当数据码为“1”时灭，为“0”时亮,这样又直观又方便。电路的供电方式与发射部分的供电方式相同，既可以用USB接口

31、供电，也可以用 5伏的稳压电源供电。亢讪S51dpi nF.10SXDFJI TXZ.芮2竺Z 用ntT 时刘Ms 一p.r? XT.IJXT.l.l力图2-3无线数据传输系统接收部分电路示意图IC2为主控芯片AT89S51,主要完成根据按键进行解码并控制接收模块进行接收的 功能。4个15K的电阻R1-R4和发光二极管D3-D6共同构成显示电路。J2为整个无线 数据传输系统的核心之一，即无线数据传输接收模块QwikRadio射频接收模块。JP2 是将程序烧入单片机的下载线接口。J9是接5伏稳压电源的电源接口。而J4就是电 路的另一个电源接口，USB电源接口，可直接利用电脑USB 口的电源为系统

32、电路供电。 T2是晶体振荡器，它和两个30皮法的电容构成单片机的晶体振荡电路。轻触开关K6、 10uF的电容和10K的电阻构成单片机的复位电路。下图为无线数据传输系统接收部分电路的PCB图：图2-4无线数据传输系统接收部分电路PCB图以上应用的这一种用单片机直接对无线数据传输信号进行解码的方案，一方面，简 化了单片机系统的输入接口电路，只使用了 P0 口的一根位线，因而节省了硬件的开销; 另一方面，由于采用软件解码,只要知道编码的格式，就可作相应的处理，很大程度上改 善了编码器和解码器的互换性，在使用和设计上增加了更大的灵活性。此外，由于充分 利用了单片机的内部资源，使整个应用系统结构更为紧凑

33、,从而降低了系统的设计和实 施的成本。2.2软件设计2.2.1概述硬件解码电路较复杂，外围器件过多，且当发射模块的类型不同时不易改动，不利 于模块化，而软件解码就克服了这些缺点。在软件解码无线数据传输系统中，解码的核 心是单片机，电路极为简单，无须外围器件。它接收解调出的串行二进制码，在内部根据 本系统的无线数据传输信号编码格式将串行码对应成发射电路上的按键，便于利用，易 于兼容，当发射模块的类型不同时只需对程序稍加改动即可。本软件的主要任务是在单 片机AT89S51的控制之下完成数据的正确传输。2.2.2发射电路的软件流程设计编码的关键是正确地发送“0”和“1”。从上文中描述的基于字节传输的

34、无线数据 传输数据格式中可以看出“0”是由一个脉冲的高电平和两个脉冲的低电平组成的，而 “ 1 ”是由一个脉冲的高电平和一个脉冲的低电平组成的。通过这个不同点我们便可以 设计出发送“0”和发送“1”的程序。在发射部分，首先要判断是否有按键被按下，如果有，就必须根据按键的键值， 利用单片机对按键进行编码，得到相应的码型后，将其发送到发射模块的数据输入端。 在发送之前，要将无线数据传输发射模块的使能控制端口置1。编码的过程为：首先发送5个脉冲的高电平和5个脉冲的低电平作为发送信号的 起始位。根据要发送的信号码一个一个地将其发到发射模块的数据输入端。即如果第 一个要发送的信号码为“ 1”，那么就发一

35、个脉冲的高电平和一个脉冲的低电平到发射 模块的数据输入端。然后将信号码进行移位，发送下一位数据，直到发送完8位信号 码。当发送完信号码之后就去检测是否有键被按下，如果有键被按下，那么就重复以 上的过程。如果没有，那么就不断发送这一个带起始位的信号码。本系统的按键的相应编码为（不带起始位）:左键：0xb5（十六进制）10110101 （二进制）其发送的波形脉冲如下：图2-5（a）左键波形脉冲右键：0xd5（十六进制）11010101 （二进制）其发送的波形脉冲如下:图2-5（c）上键波形脉冲下键：0xe5（十六进制）11100101 （二进制）其发送的波形脉冲如下:图2-5(d)下键波形脉冲无线

36、数据传输模块发射部分程序流程图：“0”的表示方法是由一个脉冲的高电平和两个脉冲的低电平，而“1”是由一个 脉冲的高电平和一个脉冲的低电平组成的。图2-6无线数据传输模块发射部分程序流程图发射部分程序#includesbit dat e二POl;/数据传输端口sbit TXEN二POP;/使能端void delay1(unsigned int nn)/延时子程序while(nn-);void delay(unsigned int tt)/延时子程序while(tt);/delay1(50);void SendDa te(unsigned char d)/发射数据子程序 unsigned char

37、 i,temp;TXEN = 1;for(i=0;i8;i+) date = da te ;/发送杂波delay(50);/延时da te = 1 ;/发送起始位的一个高电平 delay(500);/延时da te = 0 ;/发送起始位的一个低电平 delay(500);/延时date = 1 ;for(i=0;i8;i+)/判断是否发送了 8位temp = (di) &0x80;/移位da te = 1;/发送数据位的一个高电平 delay(lOO);/延时da te = 0;/发送数据位的一个低电平 delay(100);/延时if(temp=0)delay(100);/如果要发送数据0

38、,则再延时 date = 1 ;void main(void)delay(Oxffff);TXEN = 0;delay(Oxffff);TXEN = 1;while(l)date =1;if(P2_4 = 0)/如果下键被按下TXEN = 1;while( ( P2_7 & P2_5 & P2_6)=1 )SendDate(0xe5);/发送数据 0xe5 whil e(P2_4 = 0);if(P2_5 = 0)/如果右键被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_7 & P2_6)=1 )SendDate(0xd5);/发送数据 0xd5whil e(P2_5 = 0);

39、if(P2_6 = 0)/如果左键被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_5 & P2_7)=1 )SendDate(0xb5);/发送数据 0xb5whil e(P2_6 = 0);if(P2_7 = 0)/如果上键被按下TXEN = 1;while( ( P2_4 & P2_5 & P2_6)=1 )SendDate(0x75);/发送数据 0x75whil e(P2_7 = 0);2.2.3接收电路的软件流程设计解码的关键是如何识别“0”和“1”。从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以一 个脉冲的高电平开始的。不同的是低电平的宽度不同，“0”为两个脉冲的低电平，“

40、1” 为一个脉冲的低电平，所以必须根据低电平的宽度区别“0”和“1”。如果从一个脉冲 的高电平和一个脉冲的低电平过后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”。当8位数据都接收完两次后，判断两次接收的结果是否一样，如果一样，就进行 信号码控制的相应的动作，否则就认为数据接收出错，将该组数据丢弃，再重新接收。本系统的接收部分的程序设计流程为：首先检测是否收到起始位的5个脉冲的高电平， 即先检测是否为高电平，然后延时后再检测，如此多次，若检测到超过两个脉冲的但少 于五个脉冲的高电平，也可算为检测到起始位的高电平。然后检测起始位的五个低电平， 检测方法与检测起始位的高电平方法相类似。检测到

41、起始位之后就开始检测信号码的每 一位数据，即解码。判断完一位数据后将数据移位存放，检测下一位数据。当检测完8 位数据后，将数据保存好，再检测一次，若两次检测的结果一样，那么对相应的发光二 极管进行操作。如果结果不一样，则丢弃前一组数据，继续检测，直到检测到两组相同 的结果。解码的过程：当检测到一个脉冲的高电平和一个脉冲的低电平之后，延时，检测下 一个脉冲是高电平还是低电平，如果是低电平，那么该位为“0”，反之，为“1”。无线数据传输模块接收部分程序流程图：数据码的识别关键是0、1代码的识别，根据上面的无线数据传输系统编码方法和 波形图可知,我们只要能测出加到单片机I/O口引脚的无线数据传输接收

42、模块接收的信 号的低电平宽度即可得到其代码。如脉冲宽度编码方法中，表示0的低电平宽度为两个 脉冲宽度，表示1的低电平宽度为一个脉冲宽度，我们需要做的是判断出低电平的宽度 范围。这样我们就可以比较容易用程序读取代码。程序流程图如图2-7所示。图2-7无线数据传输模块接收部分程序流程图在数据传输过程中，如果一位数据在发送出去和被接收到这段时间内发生改变，则 出现了差错。差错出现的原因可能是由于热噪声或冲击噪声。热噪声(t hermal noise), 又称为白噪声，是由导体内电子的热运动造成的，存在于所有电子设备和传输媒体中。 热噪声可以预测，有着比较固定的强度；冲击噪声(impulse nois

43、e)是非连续的，由不 规则的脉冲或持续时间短而振幅大的噪声尖峰组成，比如由外部电磁波干扰(雷电)等产 生。为了使传输系统能够可靠、稳定地通信，防止通信过程中发生错误，一般在通信过 程中采取数据校验的办法。接收部分程序：#includesbit dat e二POJ;/数据接收端口sbit RXEN二POP;/使能端口bit over time=0;/超时标志unsigned char twoti me=0;/标志次数unsigned char dat abuf;/接收缓冲unsigned char statu s=0;/接收状态void delay(unsigned int tt)/延时子程序w

44、hile(tt-);void readchar(void)unsigned char rcn t二 0;/接收位数unsigned char dd=0;/接收数据unsigned char temp;/overtime=0;whil e(da te=0);/等待变为高电平whil e(da te=l);/等待变为低电平while(overtime=0)delay(120);dd=dd 1)/判断是否接收了两次twotime=0;P2 = dat abuf;/显示break;elseif(da te=l)wh il e(da te=l);/等待变为低电平elsewhile(date=0);whi

45、le(da te=l);void main(void)unsigned char i;unsigned int playtime=0;bit HighTime;bit LowTime;RXEN = 0;date = 1 ;delay(5000);twotime=0;databuf=0;while(1)swit ch(s tat us)case 0:for(i=0;i10;i+)/检测起始位的高电平HighTime=1;if(date=0)HighTime=0;break;delay(20);if(HighTime)status=1;/跳到状态2else status=0;break;/回到状态

46、 0case 1:wh il e(da te=l);/检测起始位的低电平for(i=0;i10;i+)LowTime=1;if(da te=l)LowTime=0;break;delay(20);if(LowTime)status=2;/跳到状态2else status=0;break;/回到状态 0case 2:readchar();/检测数据位status=0;/回到状态0break;default:status=0;影响无线通信的主要因素：在工作频率固定的前提下,影响工作距离的主要因素包括发射功率、发射天线增益、 传播损耗、接收天线增益、接收机灵敏度等，通过加大发射功率，提高天线增益,提

47、高接 收机灵敏度均起到提高通信距离的作用，在影响无线通信距离的以上几个因素中，作为 设计者可以控制的因素有：接收灵敏度、天线增益、发射输出功率。不能控制的因素是 由无线电波的特点所决定的，主要有：传输损耗、路径损耗、多径损耗、周围环境的吸 收。在设计者可以控制的因素中，接收灵敏度、天线增益、发射功率都是可以作为提高 通信距离的手段。第三章调试无线数据传输系统一般由发射部分和接收部分组成。在硬件方面，主要是因为前期 的调试当中，P0口少加了上拉电阻，导致后期的软件的调试方面遇到了很多困难。并且 这个错误在硬件的测试当中不容易被察觉。因为P0 口少加了上拉电阻，所以开始时，单 片机对输入数据的判断

48、不准确。而后来P0 口加了上拉电阻，但由于与接收模块相连接的 那一位P0.1 口的上拉电阻不够大，所以导致P0.1 口接收数据的低电平不够低，单片机无 法判断出低电平，导致显示不准确。软件的调试方面，发射部分的程序较为简单，调试 时间较短。接收部分的调试较为复杂。主要是因为要正确地判断出“ 0”和“ 1”。当仔 细分析了数据编码码型的特点，根据码型特点来判断“0”和“I”之后，这个问题便迎 刃而解了。在软件的调试过程当中，为了验证电路是否正确，在调试的时候把程序分解， 一步一步地从最基本的程序调起。最先调试发光二极管，首先编了一个程序控制发光二 极管的亮灭。成功之后，用一根导线将发射和接收模块

49、数据传输的两个管脚连接起来调 试，调试成功之后，再分析发射接收模块的用法，用一个简单的程序让发射端发射一个 方波，再用示波器测试发射端和接收端是否工作正常。如果正常，就联结之前调试好的 程序，测试系统是否真的可以实现功能。利用示波器观察到的波形：当左键被按下时在发射端发射模块数据输入端口波形：图3-1左键按下发射模块数据输入端口波形 当左键被按下时在接收端接收模块数据输出端口波形：图3-2左键按下接收模块数据输出端口波形 当右键被按下时在发射端发射模块数据输入端口波形：4.7V图3-3右键按下发射模块数据输入端口波形 当右键被按下时在接收端接收模块数据输出端口波形：4.7V图3-4右键按下接收

50、模块数据输出端口波形 当上键被按下时在发射端发射模块数据输入端口波形：4.7V图3-5上键按下发射模块数据输入端口波形 当上键被按下时在接收端接收模块数据输出端口波形：图3-6上键按下接收模块数据输出端口波形 当下键被按下时在发射端发射模块数据输入端口波形：4.7V图3-7下键按下发射模块数据输入端口波形 当下键被按下时在接收端接收模块数据输出端口波形：4.7V图3-8下键按下接收模块数据输出端口波形示波器波形分析：由于测试时传输距离较短，所以当按键按下时，观察到的发射端发射模块数据输入 端输入波形与接收端接收模块数据输出端口输出波形是一样的。波形峰峰值为4.7V。波 形和编码时设定的波形是一

51、样的。第四章结束语当今无线数据传输系统红外有很多编码的标准，这里我们设计了一种编码解码方 式，利用单片机进行无线数据信号的发送和接收，实现近距离的无线通信。实践证明， 这种编码方式效率高，没有误码，取得了良好的效果。本系统利用单片机以及发射/接收模块电路实现无线数据传输功能。发送端采用单 片机AT89S51、无线数据传输发射模块、电源电路及键盘等元器件组成。单片机判断完 按键之后，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采用价格便宜,性能可靠的一体化无 线数据传输接收模块QwikRadio射频接收模块,接收模块接收无线数据

52、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。本系统要执行的操作是点亮与发射端键盘相对应的发光二极管。 本系统可用电脑的USB 口供电，也可以用5伏的稳压电源供电。当发射部分的按键被按下 时，接收部分相应的发光二极管被点亮。例如，左键被按下，左边的发光二极管会亮； 右键被按下，右边的发光二极管会亮；上键被按下，上边的发光二极管会亮；下键被按 下，下边的发光二极管会亮。在本系统的设计中主要应该注意以下几个问题：（1）为了减少对系统的干扰，晶振 应采用6MHZ的晶振。（2）P0 口没有上拉电阻，所以在使用时应记得加上上拉电

53、阻。（3） 为了正确地判断出数据的起始位和信号码，最好在发送起始位之前发送一些杂波。（4） 无线数据传输模块中，发射接收时，发射端的使能控制端应置1，接收端的使能控制 端应置0。（5）为了接收到准确的数据和避免进行误操作，必须在进行操作之前，检 测两遍接收到的数据。（6）因为本系统是无线数据传输系统，而且电子元件相对较少， 所以在PCB布线时，可将线画粗一些。致谢经过一个学期的努力，终于在老师的悉心指导下完成了我的毕业设计。从选择课题 之后，老师便给我提供了完成毕业设计制作的方向。并且从资料的选择到电子元件的选 取，老师和同学都为我提供了许多建议。对于毕业设计中的难点，编码和解码的方法， 老师

54、和同学给了我很多指导，帮助我理解编码和解码的过程。当我完成电路的硬件部分 的制作之后，老师在软件的制作上给我提供了很大的帮助。虽然在整个系统设计制作的 过程当中，我遇到了很多挫折和困难，但在老师的指导下都能一一度过难关。所以，在 此，我要特别感谢贾俊霞导师在这一个学期中给我提供的所有帮助，感谢导师给我的悉 心指导和启发。参考文献1 清华大学通信教材编写小组数据传输原理M.北京:人民邮电出版社,1995.2 马淑华、王凤文、张美金，单片机原理与接口技术M.北京：北京邮电大学出版 社，2005.3 谢自美电子线路设计实验测试M.武汉：华中科技大学出版社，2000.4 李群芳，张士军，黄建，单片微型

55、计算机与接口技术（第2版）M.北京：电子 工业出版社，2004.5 记红，红外技术基础与应用M.北京：科技出版社，1979.6 杰哈、张孝霖，红外技术应用：光电、光子器件及传感器M.北京：化学工业出 版社，2004.7 王远模拟电子技术（第二版）M.北京：机械工业出版社，2002.8 江国强现代数字逻辑电路M.北京：电子工业出版社，2002： 162178.9 王一怀.单片机原理及其嵌入式应用教程M.北京：北京希望电子出版社，2002.10 Koji Nakanishi, Infrared absorption spectroscopy, Publisher:Holden-Day, Inc.1977.