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1、第 19 頁 共 19 頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院無線傳輸模塊基于迪菲無線模塊設(shè)計(jì)的無線通信系統(tǒng)王守超 安慶龍 肖琴2010-7-20摘要:系統(tǒng)采用兩片STC89C52RD單片機(jī)作為無主從控制器,組成1號(hào),2號(hào)兩套遙控發(fā)射、接收裝置。由迪菲無線模塊進(jìn)行信號(hào)傳輸,并且進(jìn)行了準(zhǔn)確的定時(shí)計(jì)算,可滿足設(shè)計(jì)題目中10秒延時(shí)的要求,在無干擾的條件下,通信距離可達(dá)150M以上。 目錄1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及論證31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求31.2 設(shè)計(jì)分析42、各模塊方案論證52.1 控制模塊52.2 無線通信62.3 手動(dòng)與切換控制62.4 主從控制63、系統(tǒng)的組成與實(shí)現(xiàn)74、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)84.1 設(shè)計(jì)流程85、系統(tǒng)
2、測(cè)試156、原理圖及PCB設(shè)計(jì)166.1 系統(tǒng)單邊原理圖166.2 系統(tǒng)單邊PCB圖177、總結(jié)18附:元器件清單191、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及論證1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求有1號(hào)、2號(hào)兩套遙控發(fā)射、接收裝置,其組成如圖1.1.1左端1號(hào)所示:1、一般情況下A燈亮,B燈滅(通過繼電器控制實(shí)現(xiàn))2、當(dāng)切換鍵按下時(shí),1號(hào)、2號(hào)的接收端均能通過控制電路的作用使A燈滅,B燈亮,延時(shí)10秒后自動(dòng)回到A燈亮,B燈滅的狀態(tài)。3、在延時(shí)10秒未到時(shí),只要手動(dòng)鍵按下(單脈沖觸發(fā)信號(hào)),均可使本套內(nèi)的A燈亮,B燈滅,如切換鍵再次按下,仍可重復(fù)第2狀態(tài)過程。4、1號(hào)、2號(hào)兩套遙控發(fā)射、接收裝置之間要求通信距離達(dá)到150-200
3、米。5、要求體積小。手動(dòng) 切換發(fā)射端接收端A1AB控制電路1號(hào) 手動(dòng) 切換發(fā)射端接收端A1AB控制電路2號(hào) 圖1.1.11.2 設(shè)計(jì)分析要成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求,系統(tǒng)必須具備以下功能:信號(hào)的發(fā)射、接收,手動(dòng)按鈕切換及無線遙控切換等功能。其主要電氣系統(tǒng)可劃分為:主從控制電路、信號(hào)的發(fā)射及接收端口、無線通信等基本模塊。系統(tǒng)框圖如1.2.1所示: 圖 1.2.12、各模塊方案論證2.1 控制模塊 方案一:采用XC9000系列的FPGA。該種類器件具有并行處理能力,能快速的響應(yīng)外部的各種數(shù)字信號(hào),但在數(shù)字的乘除運(yùn)算等數(shù)據(jù)處理方面不方便,而且芯片價(jià)格較昂貴。 方案二:采用單片機(jī)作為控制核心,單片機(jī)數(shù)學(xué)運(yùn)
4、算功能較強(qiáng)。在程序相互調(diào)用方面,處理方便靈活,性能穩(wěn)定,適合實(shí)際應(yīng)用。且單片機(jī)技術(shù)發(fā)展較為成熟,價(jià)格便宜。且本系統(tǒng)所要求功能較為簡(jiǎn)單 ,采用單片機(jī)控制更為方便靈活?;谝陨戏治?,系統(tǒng)擬采用方案二。使用兩片STC89C52RD單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。2.2 無線通信方案一:采用NRF905無線通信模塊,此模塊功能齊全,可進(jìn)行大量配置,包括通信通道(最多6通道)、發(fā)射功率、波特率設(shè)置等。但應(yīng)用起來要耗費(fèi)大量的單片機(jī)資源(占用多達(dá)14個(gè)單片機(jī)引腳),會(huì)導(dǎo)致控制程序過于復(fù)雜甚至影響定時(shí)的精度。方案二:采用迪菲無線串口模塊,此模塊具有兩種工作模式,當(dāng)選用普通模式時(shí),無需進(jìn)行任何配置,只需與單片機(jī)的串口線
5、直接連接(只需占用單片機(jī)2個(gè)引腳)并供電即可進(jìn)行無線通信。用此模塊開發(fā)項(xiàng)目能大大減少開發(fā)時(shí)間。鑒于此項(xiàng)目只需要單一、簡(jiǎn)單的通信方式即可滿足設(shè)計(jì)要求,故采用方案二。2.3 手動(dòng)與切換控制本系統(tǒng)通過中斷來控制手動(dòng)與切換,單片機(jī)接收信號(hào)后,通過內(nèi)部處理給繼電器輸出不同電平,從而通過繼電器控制手動(dòng)與切換情況下不同的燈亮情況。2.4 主從控制 根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本系統(tǒng)為無主從雙機(jī)通信系統(tǒng)。無主從雙向通信的特點(diǎn)是兩個(gè)單片機(jī)處在平等的地位,兩個(gè)單片機(jī)均可隨時(shí)提出申請(qǐng),向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)然也可通過簡(jiǎn)單的接口協(xié)議從對(duì)方讀取數(shù)據(jù)。在無主從雙向通信中,由于單片機(jī)(1)與單片機(jī)(2)沒有主從關(guān)系而處在平等位置,所以單片機(jī)
6、B與單片機(jī)A的數(shù)據(jù)接收發(fā)送流程完全相同。3、系統(tǒng)的組成與實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)都帶有串口,利用串口進(jìn)行互連通信極為方便,其各種連接方式在許多書籍和資料上都有介紹,在此不再重述。單片機(jī)的并行端口能相互進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)單片機(jī)端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),這些端口可以發(fā)送無線數(shù)據(jù),從而使兩單片機(jī)之間通信接口的實(shí)現(xiàn)不用另外的硬件電路設(shè)備?;谶@種情況,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成無主從雙機(jī)通信模式。最終方案如1.4.1圖所示(采用體積小、功能穩(wěn)定的ZT11-5H繼電器): 圖 1.4.1具體實(shí)現(xiàn)情況如下:通常情況下,A燈亮,B燈滅。若按下1號(hào)的切換按鈕,此時(shí)1號(hào)的A燈滅,B燈亮,同時(shí)向2號(hào)發(fā)送信號(hào),2號(hào)接收信號(hào)后,經(jīng)過處理,發(fā)出切換電
7、平,通過繼電器控制使得A燈滅,B燈亮。若在上述情況下的延時(shí)時(shí)間內(nèi)按下1號(hào)手動(dòng)按鈕,則使1號(hào)的A燈亮,B燈滅,但不向2號(hào)發(fā)送信號(hào)。由于本系統(tǒng)為無主從傳輸,故由2號(hào)發(fā)出信號(hào)的情況同上述相同。 4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)流程 主程序 外部中斷 0 外部中斷 1 定時(shí)器 0中斷 串口中斷圖 4.1.14.2 系統(tǒng)程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit p20=P10;sbit p32=P32;sbit p33=P33;uchar byte,n=0;void timer_ini()EX0 = 1;/允許總
8、中斷中斷,使能 INT0 外部中斷EX1 = 1;/使能 INT1 外部中斷 TCON = 0x00;/觸發(fā)方式為電平觸發(fā)TMOD|=0x21;/定時(shí)器1工作方式2,定時(shí)器0工作方式1TH1=0xfd;TL1=0xfd;/設(shè)置波特率為9600TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)50msTR1=1;TR0=1;/開定時(shí)器SCON=0x40;/串口工作方式1REN=1;/允許接收EA=1;/開總中斷ET1=1;ET0=0;/關(guān)定時(shí)器0,開定時(shí)器1ES=1;/開串口中斷IP=0x15;/設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)void delay(uint t)uint i,j;for(i=t;i0;i-)for(j=
9、1000;j0;j-);void send(uchar x)SBUF=x;while(TI=0);TI=0;main()timer_ini();while(1)void inter0() interrupt 0/中斷0,由切換鍵控制兩部分的B燈亮、A燈滅delay(20);/延時(shí),消抖while(p32=0);/等待按鍵松開p20=0;/燈亮send(43);/發(fā)送數(shù)據(jù)43用于識(shí)別ET0=1;/開定時(shí)器0,開始計(jì)數(shù)delay(20);/延時(shí),消抖void timer0() interrupt 1/定時(shí)器0中斷,控制延時(shí)時(shí)間10秒鐘TH0=0x4c;TL0=0x00;/每次定時(shí)50msif(+n
10、=200)/200次共10秒鐘p20=1;/燈滅n=0;/計(jì)數(shù)清零ET0=0;/關(guān)定時(shí)器void inter1() interrupt 2/外部中斷1,由手動(dòng)鍵控制本身A燈亮、B燈滅delay(20);while(p33=0);p20=1;ET0=0;n=0;delay(20);void com() interrupt 4/串口中斷,當(dāng)收到數(shù)據(jù)時(shí),控制B燈亮、A燈滅if(RI)RI=0;byte=SBUF;if(byte=43)/檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否為43p20=0;ET0=1;if(TI)TI=0;5、系統(tǒng)測(cè)試 測(cè)試具體情況如下: 0m150m: 無線通信穩(wěn)定,A燈與B燈之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間準(zhǔn)確,抗干擾能
11、力強(qiáng)。150m200m:通信較為穩(wěn)定,抵抗外界干擾能力減弱,出現(xiàn)接收信號(hào)不穩(wěn)定的情況。 6、原理圖及PCB設(shè)計(jì)6.1 系統(tǒng)單邊原理圖 圖 6.1.16.2 系統(tǒng)單邊PCB圖 圖 6.2.1 頂層PCB 圖 6.2.2 底層PCB7、總結(jié) 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于迪菲無線串口模塊設(shè)計(jì)的無主從無線通信系統(tǒng),可較為精確地執(zhí)行設(shè)計(jì)要求中所提出的系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)小輕便,并且控制電路、控制程序簡(jiǎn)單,由于無線模塊本身存在一定的不穩(wěn)定性,在制作過程中出現(xiàn)了通信不穩(wěn)定等問題,并且在PCB的制作上也有些不太完善,經(jīng)過不斷的調(diào)整,最終做出了一套通信穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確并且外觀精致的無限通信系統(tǒng)。附:元器件清單S
12、TC89C52RD1DIP40STC89C52RD1ZT11-5H26JIDIANQIjidianqi130PCapacitorC1VP32-3.2Cap130PCapacitorC2cipianCap110UFPolarized Capacitor (Axial)C3DIANJIECap Pol211N40071 Amp General Purpose RectifierD1DO-41Diode 1N40071LEDTypical INFRARED GaAs LEDD2, D3ledLED02Header, 4-PinP1, P2HDR1X4Header 428050NPN General Purp
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