无线传输熊小志李露谢俊伟钟文.docx

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无线传输熊小志李露谢俊伟钟文

江西财经大学

软件与通信工程学院

综

合

电

子

设

计

项目名称：

无线传输系统

项目成员：

熊小志学号：

0083024

李露学号：

0083017

谢俊伟学号：

0083006

钟文学号：

0083052

2011年7月25日

目录

1设计任务与要求3

1.1设计要求3

1.2设计指标3

1.3题目评析3

2方案比较与论证4

2.1无线传输方案选择4

2.2温度采集方案选择4

2.3数据采集方案选择5

3系统硬件设计6

3.1系统的总体设计6

3.1.1总体方案描述7

3.2理论分析与电路设计7

3.2.1主控电路7

3.2.2显示电路8

3.2.3电源转换电路.........................................8

3.2.4温度采集.............................................9

3.2.5nRF905无线传输电路..................................11

3.3发挥部分的设计与实现...................................11

3.3.1增大传输距离.........................................11

3.3.2提高分辨率...........................................12

4系统软件设计.........................................13

4.1系统软件设计流程图.....................................13

4.2温度传感器流程图.......................................14

5调试结果.............................................15

6设计总结.............................................16

参考文献17

附录一19

附录二..........................................................20

附录三..........................................................23

附录四..........................................................27

摘要：

介绍一种基于MCU和nRF905的无线传输系统,描述了系统设计软硬件的实现方法和传输数据的通信协议。

系统主控芯片采用通,射频芯片采用具有多信道的单片收发芯片nRF905，同时提出了跳频机制保证数据传输的可靠性,增加了系统的鲁棒性。

为提高温湿度测量效率，降低系统的成本，提出一种采用无线技术组建温湿度传输系统。

系统以AT89S52单片机为主控制核心，通过控制温湿度传感器采集环境的温湿度，利用单片机AT89S52的IO模拟SPI协议与nRF905进行数据交换，从而完成无线数据传输系统的数据发射和接收过程。

测试结果表明：

系统具有良好的可靠性和较高的精度，能够同时实现温度的测量与5m范围的传输。

关键词：

SPI接口；温度测量；无线传输；nRF905

Wirelessdatatransmissionsystem

Abstract:

AwirelessdatatransmissionplatformbasedonMCUandnRF905chipispresentedinthispaper.Thedesignmethodofthesoftwareandhardware,togetherwiththeMACprotocolofmultiple-pointstransmissionisintroducedindetail.themulti-channelsinglechiptransceivernRF905astheradiofrequencyIC.Frequencyhoppingisappliedtoimprovethereliabilityofdatatransmission.

Toimprovethetemperaturemeasurementefficiencyandreducesystemcost,adatatransmissionsystemoftemperatureandhumiditybasedonwirelesstechnologyisproposed.ThesystemusesAT89S52asthecontrolchip,controllingtemperatureandhumiditysensorSHT10achievestemperatureandhumiditymeasurement,UsingSPIcommunicationprotocolfordataexchangebetweenIOof89S52andnRF905.thedatatransmissionandreceptionofwirelessdatatransmissionsystemarecompleted.Theexperimentalresultshowsthatthesystemhadbetterreliabilityandhigherprecision,andthesystemcanimplythemeasurementofmultiplepointstemperatureatthesametime,andthesystemmaxtransmissiondistanceis5meter.

Keywords:

SPIinterface；temperaturemeasurement；wirelesstransmission；nRF905

1．设计任务与要求

1.1设计任务

设计制作一套混合信号无线传输装置。

该装置由发射机与接收机组成，其方框图参见图1—1。

接收机可以收到发射机送来的信号，并具有显示功能。

图1-1系统整体设计图

1.2技术指标

1）:

点对点（发射机与接收机）无线传输方式。

2）：

载波频率范围在40—50MHz之间。

3）:

传输距离达5米。

4）:

发射功率小于20mW。

5）:

传输模拟信号：

单一正弦电压信号1—4kHz送达接收端，并能监听到相应声调。

6）:

传输数字信号：

采集30—60℃水温数据，误差±2，送达接收端，并显示水温数据。

1.3题目评析

我们设计的方案不仅简单而且实用，可以很快地投入市场，而且实用性也大大增强

1）我们的传输距离远远超过5米，适合中长距离的传输，大大克服了因为距离太短，实用性大打折扣的缺陷

2）我们的设计精确度更高，温度误差只有1℃

2各种方案比较与选择

2.1无线传输方案选择

方案一：

采用Zigbee器件CC2430传输数据，具有稳定性强，传输距离远等特点。

方案二：

采用单片射频收发器NRF905传输数据，其特点是避免无线通信碰撞，易于对多点的无线温度设计，工作电压1.9V到3.6V。

方案论证：

方案一传输距离远，且其内置有51控制器，故价格昂贵；方案二虽传输距离不如方案一，但其工作电压小，耗能低，使用方便，且价格合理。

所以综合多方面考虑，选择方案二。

2.2温度采集方案选择

方案一：

采用瑞士Sensirion公司研制的SHT11型智能化湿度/温度传感器，它采用CMOSens专利技术（CMOS和传感器技术的融合），外形尺寸小。

它具有I2C总线接口，接口电路简单，并具有数字式输出、免调试、免标定、一致性好的特点。

其电路原理图如图2—1所示。

图2-1SHT11电路原理图

方案二：

采用DALLAS公司推出的一线式数字温度传感器DS18B20，该芯片的管脚简单，无需外围硬件设备即可进行温度测量，与单片机交换信息仅需一根I/O口线，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，实现多点测温。

CPU只需1根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可以节省大量的引线和逻辑电路。

温度测量范围为-55~125℃，固有测温分辨率为0.5℃，符合本设计的要求，可编程为9~12位A/D转换精度，用户可自设定非易失性的报警上下限值，支持多点组网功能。

具有负压特性。

被测量温度用符号扩展的16位数字量方式输出，而且其体积较小，方便焊接，

图2-2温度采集电路图

方案论证：

方案一因为价格昂贵；方案二只需要一个元件，成本低，精确度高，且电路简单，使用方便。

所以选择方案二。

2.3数据显示方案选择

方案一：

采用数码管显示采集到的温度，显示清晰，寿命较长，故障率低，且价格便宜，但显示容量有限。

方案二：

采用12864液晶显示数据，显示内容丰富，华丽，容量大，但价格昂贵。

方案论证：

方案一中根据数码管价格便宜，显示清晰这些特点，故应用广泛，所以在温度采集中，选择方案一。

3．系统硬件设计

3.1系统的总体设计

系统的原理，其主要由传感器、发射电路、接收电路、，以及显示器组成温度采集部分由数字温度传感器芯片DS18B20，单片机STC89C52，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器将采集的数据送回单片机，经处理后显示在数码管上，相应的LED灯发生变化；接收天线接收来自传感器的温度数据，经过处理、在数码管上显示，

3.1.1总体方案描述

系统的原理框图如图3—1所示，原其主要由传感器、发射电路、接收电路、，以及显示器组成温度采集部分由数字温度传感器芯片DS18B20，单片机STC89C52，低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成，传感器将采集的数据送回单片机，接收天线接收来自传感器的温度数据，经过处理、在数码管上显示，系统有发射电路和接收电路组成，其原理图如图3—2图3—3所示

5v转3.3v电路

电源

整流稳压电路

TSC89C52

天线发射

发射电路

DS18B20

整流稳压电路

5v转3.3v电路

电源

TSC89C52

天线接收

接收电路

数码管显示

图3-1总体框图

3.2理论分析与电路设计

3.2.1.主控电路

如图3-2为无线温度采集系统的主控电路图，其中以STC89C52单片机为核心，对采集及接收到的数据进行处理后传送到显示器上，并控制LED灯做出指示,其中，单片机正常工作，必须连接基本电路。

包括基本电路和复位电路。

（1）晶振电路

单片机的时钟信号通常有两种产生方式：

内部时钟方式和外部时钟方式。

内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。

外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。

本系统采用内部时钟方式。

在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振，作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。

C11和C22可以稳定振荡频率，并使快速起振。

本电路选用11.0592MHZ，C11、C22为30PF。

（2）复位电路

复位是使单片