无线遥控系统.docx

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无线遥控系统

设计题目：

基于STM32与nRF24L01的遥控系统设计

学院：

电子工程学院

专业：

应用电子信息工程

学号：

200812601144

姓名：

唐宗欢

指导老师：

何富运

2012年4月20日

目录

【摘要】3

【关键词】3

1绪论4

1.1设计背景4

1.2设计意义4

2系统硬件设计4

2.1MCU部分4

2.2键盘模块5

2．3显示模块5

2.4NRF收发模块7

2.5串口模块………………………………………………………………………………….8

3系统软件设计9

3.1系统软件流程9

3.2：

按键部分10

3.3:

NRF24L01收发数据部分11

3.4上位机部分……………………………………………………………………...………11

4结论总结13

4.1结论13

4.2心得体会13

【摘要】本文设计一个无线遥控系统，其实现方式是在主控芯片STM32的控制下，实现两片nRF24L01之间的通信，无线数字传输芯片nRF24L01通过无线方式进行数据传输，一个模块进行数据的发送，经过主机数据处理后，另一个模块可以进行数据的接收。

本设计结构简单，实用性较强，在一定距离内传输数据准确而快速，在现实生活中运用也较为广泛，可以灵活运用到车辆控制、遥控、小型无线网络。

、无线抄表等各种实际操作中，所以，本设计在实用过程中有一定的使用价值。

【关键词】主控芯片STM32nRF24L01无线数据传输无线遥控

1绪论

1.1设计背景

随着现代科技、经济等产业的快速发展，无线遥控的运用也将广泛的运用到生活生产的实际当中。

在工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如温度、湿度、气压等，得知相关信息后，可以通过遥控系统，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。

可以看出，在数据采集和传输的过程中，最终能实现各个设备之间的数据传输，然后再实现对现场的控制，无线遥控控制就是一个很重要的环节。

无线遥控就是指利用无线电波作为数据传输的媒介，将本地计算机或者其他设备的数据信息调制到载波频率上发射，从而和远程终端之间实现控制的技术。

它涉及到计算机技术、信息技术、以及网络技术等多个学科领域。

1.2设计意义

目前，无线遥控技术大体可以有以下方式实现：

红外线遥控方式，无线电遥控方式，超声波遥控方式和声音遥控方式。

红外线遥控方式虽然成本低，响应速度快，但是在控制范围内容易受障碍物影响，容易受外界干扰；超声波频带窄，带信息量少；声音遥控不但信息量少，传播距离也短。

无线电作为新一代信息传输方式，采用特殊的编码解码技术，防止无线电波的干扰，不受角度的限制，传输的距离相对比较远。

近十几年来，随着移动通信技术的飞速发展，越来越多的数据采集和控制系统运用了无线数据传输技术，无线传输布线成本低、安全简便、便于移动的优点，使用在遥控遥测、门禁系统等领域，而且它在高科技领域的应用也正在迅猛发展，比如卫星、导弹、无人侦察机等地数据采集，遥控机器人等地控制，，以及一些监控设备等。

此外，在现代军事领域方面，无线遥控技术也有重要的战略地位，在未来的高科技中，无线遥控系统也将会运用得越来越灵活和广泛。

2系统硬件设计

2.1MCU部分

本设计选择正点原子的ALIENTEKMiniSTM32作为设计开发核心板，其选择的MCU为STM32F103RBT6；STM32F103的型号众多，选择这款的原因是其性价比，作为一款低端开发板，选择STM32F103RBT6是最佳的选择。

128KFLASH、20KSRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用IO脚…，这样的配置无论放到哪里都是很不错的了，价格便宜，足以与众多芯片媲美。

MCU部分原理图如下图1.1：

图1.1MCU部分原理图

2.2键盘模块

开发板上的按键KEY0是接在PA13上，KEY1是接在PA15上的，WK_UP（KEY2）接在PA0上。

按键原理图如下图1.2所示：

图1.2按键原理图

2．3显示模块

显示采用2.8寸TFT彩屏显示，清楚方便。

FT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。

TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。

模块有如下特点：

1，2.4’/2.8’两种大小的屏幕可选。

2，320×240的分辨率。

3，16位真彩显示。

4，自带触摸屏，可以用来作为控制输入。

该模块采用的是显尚光电的DST2001PHTFTLCD，DST2001PH的控制器为ILI9320，采用26万色的TFTLCD屏，分辨率为320×240，采用16位的80并口。

实物图如下图1.3、模块原理图如下图1.4：

图1.32.8TFT实物图

图1.4模块原理图

该接口同目前主流的几款STM32开发板的接口完全兼容，所以模块除了用在ALIENTEKMiniSTM32开发板上，也可以用在其他开发板上，当然你也可以使用其他接口一样的LCD模块放到我们的ALIENTEKMiniSTM32开发板上使用。

ALIENTEKTFTLCD模块采用80并口口方与外部链接，采用16位数据线（低了速度太慢，用彩色就没什么效果了）。

该模块的80并口有如下一些信号线：

CS：

TFTLCD片选信号。

WR：

向TFTLCD写入数据。

RD：

从TFTLCD读取数据。

D[15:

0]：

16位双向数据线。

RST：

硬复位TFTLCD。

RS：

命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。

2.4NRF收发模块

NRF24L01无线模块，采用的芯片是NRF24L01，其为2.4G模块接口，采用8脚插针方式与开发板连接，安装拆卸比较方便。

其主要特点如下：

（1）2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用

（2）最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别

适合工业控制场合

（3）126频道，满足多点通信和跳频通信需要

（4）内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制

（5）低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态为22uA；掉电模

式下为900nA

（6）内置2.4Ghz天线，体积小巧15mmX29mm

（7）模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提

供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便

（8）内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有

很好的通信效果

（9）2.54MM间距接口，DIP封装

（10）工作于EnhancedShockBurst具有Automaticpacket

handling,Autopackettransactionhandling,具有可选的内置包

应答机制，极大的降低丢包率。

（11）与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上

拉电阻,与其余口连接不需要。

（12）其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列

单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块!

如果是3.3V的，可以

直接和RF24l01模块的IO口线连接。

比如AVR系列单片机

如果是5V的，一般串接2K的电阻。

模块硬件接口如下图1.5所示：

图1.5模块硬件接口

2.5串口模块

这里三个部分一起介绍，ALIENTEKMiniSTM32开发板板载了USB串口，并且由USB提供电源，使得我们只需要一根USB线就可以使用ALIENTEKMiniSTM32开发板了，包括下载、供电、调试3位一体。

图1.6USB串口、USB、电源部分原理图

3系统软件设计

3.1系统软件流程

主程序对系统函数进行初始化，GPIO口配置，系统时钟，初始化外设。

通过按键扫描，选择收发模式后，再次通过按键扫描，准确的将数据传到另一MCU，以液晶的形式显示出来，清晰明了。

软件整体流程图如图3.1

图3.1整体流程图

3.2按键部分

按键扫描部分分为两个部分，第一部分是通过KEY动作产生的键值来判断NRF24L01的收发模式（KEY0为接收模式，KEY1为发送模式），一旦确定模式后，MCU将执行相应的操作；第二部分是通过第一部分的KEY动作后，选择为TX_Mode后执行的，KEY0则为传送累加字符（“a~z”）,KEY1则为传送字符串“Helloteacher!

”；最后送到液晶显示。

程序流程图如图3.2所示

图3.2程序流程图

3.3NRF24L01收发数据部分

NRF24L01读写数据均是通过SPI对芯片的读写实现的，首先置CSN为低，使能芯片，配置芯片各个参数。

配置参数在PowerDown状态中完成。

如果是Tx模式，填充TxFIFO。

配置完成以后，通过CE与CONFIG中的PWR_UP与PRIM_RX参数确定24L01要切换到的状态。

TxMode：

PWR_UP=1;PRIM_RX=0;CE=1（保持超过10us就可以）；RxMode:

PWR_UP=1;PRIM_RX=1;CE=1;

IRQ引脚会在以下三种情况变低：

TxFIFO发完并且收到ACK（使能ACK情况下）

RxFIFO收到数据

达到最大重发次数

将IRQ接到外部中断输入引脚，通过中断程序进行处理。

Tx模式初始化过程：

1）写Tx节点的地址TX_ADDR

2）写Rx节点的地址（主要是为了使能AutoAck）RX_ADDR_P0

3）使能AUTOACKEN_AA

4）使能PIPE0EN_RXADDR

5）配置自动重发次数SETUP_RETR

6）选择通信频率RF_CH

7）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率）RF_SETUP

8）选择通道0有效数据宽度Rx_Pw_P0

9）配置24L01的基本参数以及切换工作模式CONFIG。

Rx模式初始化过程：

初始化步骤24L01相关寄存器

1）写Rx节点的地址RX_ADDR_P0

2）使能AUTOACKEN_AA

3）使能PIPE0EN_RXADDR

4）选择通信频率RF_CH

5）选择通道0有效数据宽度Rx_Pw_P0

6）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率）RF_SETUP

7）配置24L01的基本参数以及切换工作模式CONFIG。

3.4上位机部分

主要实现上位机键盘扫描，通过串口发送到MCU，再通过MCU控制nRF24L01发送键盘数据。

如图3.4所示。

图3.4上位机软件部分

软件截图如图3.5

图3.5软件截图

4结论总结

4.1结论

本次设计能打到我们预期的效果，传输速率可达2M，方圆100米内均可以无线发送接收数据，且能将数据准确无误的传输到终端接收设备上，所需要的时间短，传输速率快。

而且设备简便，适合用于移动设备中，在实际的应用中，给用户带来了更方便快捷的无线传输系统。

4.2心得体会

本次设计的完成，让我学会了自主设计所要明白的以写知识和道理，在整个设计过程中，一个人的知识和思维水平是有限的，在遇到问题的时候，一个人思考所花的时间很多，但是，只要勇于请教别的同学和老师，大家一起来解决所出现的问题，这样的话，解决问题所花费的时间将会大大减少，从而也提高了我们的工作效率；我想，在以后的工作中，将会有很多机会是团队一起合作的，我会尽自己最大的努力去做好事情，要勤奋的去学习，这样，在团队合作过程中，才会提高整个团队的工作效率。

在这里，也得谢谢老师和同学们得帮助，有他们的指导，我才能在此次的设计中学到知识。

参考文献

[1]例说STM32刘军编著

[2]C程序设计（第三版）谭浩强著，清华大学出版社。

[3]康华光主编.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：

高等教育出版社。