基于51单片机收发系统的应用开发本科学位论文Word文档下载推荐.docx
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结果表明该系统反应灵敏、稳定可靠。
关键词
无线数据收发；
51单片机；
nRF24L01；
传感器；
SPI
Abstract
Withtherapiddevelopmentandwideapplicationofmultimediatechnologyandnetworktechnology,peoplecaneasilyreceiveallkindsofinformation,moreandmoredataaroundthesideofeveryone.Meanwhile,thepopularityofthewirelesscommunicationsystemapplicationstoeveryhousehold,andthepeoplesatstill,evenintheroomcanachieveremotecontrolofhomeappliances.Toawirelesstelephonecommunicationconnectionfromawiredtelephonecommunication.Ouraroundtheubiquitouspresenceoflargeamountsofdatacollectionandtransmissionofdata.Andwirelesstechnologyisbecomingahigh-techcommunicationstechnologytrends.WirelessapplicationsinsatelliteTV,radio,mobilecommunications,GPS,videomonitoring,firemonitoring,andsomanyotherfields.
Thisdesignintroducesalow-powermicrocontroller,STC89C51andnRF24L01RFchippoint-to-pointhigh-speedwirelessdatatransmissionsystem.Explainindetailthesystem'
shardwareandsoftwaredesign.STC89C51ascontrolcore,throughtheIOporttosimulateSPItimingacquisitionsensor,namelytheUnitedStatesproducedMXC6225accelerometerchipdata.ViawirelesschipnRF24L01tosenddata,theMCUreceivesthedatasentandprocessing,display1602LCDmoduleinordertoachievewirelesscommunication.Thisdesigncansendsensorcollectedthedata,dataprocessingandanalysis.Theresultsshowthatthesystemisresponsive,stableandreliable.
Keywords
Wirelessdatatransceiver;
51microcontroller;
NRF24L01;
Sensor;
SPI
目录
摘要I
AbstractII
前言1
第一章短距离无线数据收发系统分析2
1.1无线收发系统分析2
1.2无线收发原理2
1.3无线模块的选择3
1.4设计特点4
1.5小结4
第二章系统硬件方案设计5
2.1系统方案的简介5
2.2控制器模块的简介6
2.2.151单片机概述6
2.2.2STC89C51最小系统简介6
2.3无线模块的简介7
2.3.1nRF24L01简介7
2.3.2nRF24L01的接收与发射8
2.4加速度传感器模块设计9
2.5液晶显示模块设计9
2.6小结10
第三章系统软件设计11
3.1开发环境11
3.2主程序设计11
3.3传感器采集数据子程序设计13
3.4无线发射接收子程序设计13
3.5液晶显示子程序设计15
3.5.1简介15
3.5.2设计框图及说明16
3.6小结17
第四章测试与验证18
4.1程序下载18
4.2系统测试与设备连接19
4.3实验分析20
4.4小结21
结论22
参考文献23
附录一主函数25
致谢28
前言
随着现代信息技术的飞速发展，数据的无线传输在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以数据的无线传输应用的设计与研究有十分重要的意义。
如今，技术正在成为新一代无线通信系统的支撑性技术之一，那么如何选择应用性广泛又达到可靠性传输的同时满足市场的需要的产品已成为人们关注的焦点。
现在常用的无线数据传输技术，主要有2.4G无线射频、蓝牙、ZigBee以及WiFi几种。
蓝牙和WiFi无法与低功耗单片机直接相连，增加硬件复杂度和软件成本的同时也已经在增加系统的功耗；
ZigBee技术的传输速率只有250kbps，不能满足本系统的高速需求。
然而，以2.4G无线射频芯片和低功耗单片机为核心组成的点对点高速无线传输系统，具有以下的优点：
体积小、功耗低、传输速率高、成本低廉等。
且在近代，单片机的价格越来越低，性能却不断提升，其应用范围也越来越广泛。
因而本文主要是设计一款适用于各个行业所需要采集传感器数据并通过电脑进行检测的以单片机为核心的数据传输系统，不仅使用方便，而且速度快、灵活度强。
高度符合市场需求。
本设计的内容是无线数据的采集与传输应用系统，通过对无线数据的采集，可以很好的利用其数据进行方向性的发送与接收。
利用MCU控制模块与加速度传感器模块组成系统；
实现对实时采集来的数据进行发送与接收过程，主要利用MCU控制模块和射频芯片即nRF24L01模块组成系统；
同时，系统还完成了接收状态的实时显示，即利用1602LCD模块组成系统。
整个系统实现了一个可靠数据的传输过程，避免人工读数误差，节省了实验时间。
整个采集、发送、接收过程都具有一定的研究价值与意义。
模块主要包括STC89C51RC最小系统、MEMS加速度传感器模块、nRF24L01模块、LCD模块。
MEMS加速度传感器模块与nRF24L01都直接与STC89C51RC最小系统相连，通过普通IO口获取传感器数据，数据经过处理后，通过nRF24L01模块无线发送给另一块无线模块，同时接收到的数据经过MCU处理后，实时在彩色LCD上面显示，LCD上显示的就是采集到的并经过处理后的传感器的数值。
同时本系统还具有简单易用、稳定性强等特点。
第一章短距离无线数据收发系统分析
1.1无线收发系统分析
无线通信的范围非常广泛，可分为许多种类。
按照媒介可分为光通信、微波通信、声波通信等；
按照传输距离可分为长距离无线通信和短距离无线通信；
按照频段可分为ISM频带无线通信、军用频带无线通信、航空频带无线通信等；
按照传输的信息可分为无线控制、语音无线通信、海量数据无线通信等；
按照协议标准来分可分为无线局域网、HomeRF、ZigBee、无线USB、Wi-Fi、WiMAX、UWB等。
近几年来，随着计算机、信息处理与存储等技术的日益精湛，短距离无线通信技术也得到迅速的发展，短距离无线通讯方式主要有两种：
InDA（InfraredDataAssociation）红外技术和工作于ISM（IndustrialScientificMedical）频段的射频（RF）技术（普通RF，蓝牙技术和HomeRF等）。
其中，红外技术的缺点是红外方向性强、通信距离较短、不能有遮挡物等。
与普通RF技术比，蓝牙和HomeRF不仅技术复杂度高，软硬件技术及其协议编程复杂，而且传输距离相对较近。
目前，国内外已经开发出许多种基于RF技术的无线数据传输模块，以工作于433,868,915MHz和2.4GHz频段为多。
其中，RF技术的特点是：
（1）工作于国际开放的ISM频段，无需向专业部门申请使用许可；
（2）所需外围元件少，设计方便；
（3）因为作为无线技术方案，系统升级容易、系统功耗低。
1.2无线收发原理
一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波作为信息的传导手段，就应用来讲，只要是使用空气作为传输媒介的信号传输都可称为无线通信。
无线通信和有线通信的用途完全相似，两者的最大不同是在于传输数据的媒介不同。
除此之外，正因为它是无线的，所以无论是在硬件架设，还是使用的机动性上均比有线通信要有很多优势。
我们平时的交谈其实就是一种最简单的无线通信。
无线通信系统主要包括两部分——发送端和接收端。
典型的无线通信结构包括一个无线发射端（数据源、调制器、RF源、RF功率放大器、天线、电源）和一个无线接收端（包括数据接收电路、RF解调器、译码器、RF低噪声放大器、天线、电源）。
发射器的数据通过天线发射出去，接收器天线接收后进行处理，得到经过校验的正确数据。
然而，在长距离的无线通信中，还需要中继站。
发送端向外界发送数据信息，由于传输距离远，信号会出现衰减，因而需要安装中继站来提高信号传送的质量，接收端把信息接收后处理使用。
1.3无线模块的选择
在无线通信开发过程中，芯片的选择上一般来说有两种不同方法：
一是直接使用无线单片机；
另一种选择则是采用单片机加无线芯片的形式，这么做的好处在于单片机与无线芯片之间可灵活搭配。
本设计中，选择第二种方法，只需加上一个无线芯片即可实现无线通信，经济实惠而且不增加开发困难。
无线芯片有CC1100、CC2500、NRF24L01、NRF905、NRF2401等可供选择。
下面来介绍几种常见的无线芯片。
CC1100是一种低成本真正单片的UHF收发器，是为低功耗无线应用而设计的。
它的电路主要设定为315MHz、433MHz、868MHz和915MHz的ISM（工业、科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，但也可以容易地设置为300MHz~348MHz、400MHz~464MHz和800MHz~928MHz的其他频率。
CC1100基于0.18us
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