基于24GHz频段模块的无线通信系统的开发论文.docx

基于24GHz频段模块的无线通信系统的开发论文.docx

《基于24GHz频段模块的无线通信系统的开发论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于24GHz频段模块的无线通信系统的开发论文.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于24GHz频段模块的无线通信系统的开发论文

基于2.4GHz频段模块的无线通信系统的开发

摘要：

nRF905提供了强大的跳频机制以及大量的频道支持，可以用在许多的特殊场合，在工业生产和消费电子中具有广阔的应用前景。

本文提出了一种基于无线模块nRF905的无线数据通信系统的总体设计方案和实现方法。

系统采用高速度低功耗单片机ATMEAG16L作为主芯片，nRF905作为无线收发模块，利用SPI口实现双向通信，SPI支持高速数据传输，从而满足了射频带宽的要求。

由于采用较完善的软硬件设计和抗干扰措施，保证了系统工作的安全性和可靠性。

系统集数据采集、无线数据通信、串行通信等功能于一体，可以很方便地实现点对点及点对多点无线数据通信，广泛应用于遥感、遥控、无线抄表、工业数据采集及家庭自动化等领域。

关键词：

单片机;射频模块;温度传感器;液晶显示器;无线通信

DevelopmentofWirelessCommunicationSystem

basedon2.4GHzFrequencyBand

Abstract：

nRF905FHprovidesapowerfulsupportmechanismandalargenumberofchannelscanbeusedinmanyspecialoccasions,inindustrialproductionandconsumerelectronicsinawiderangeofapplications.

ThispaperproposestheoveralldesignplanandtherealizationmethodofonekindofwirelessdatacommunicationsystembasedonthewirelessmodulenRF905.Thesystemadoptshigh-speedandlow-powersingle-chipATMEAG16Lasthemaincontrolchip,nRF905asawirelesstransceivermodulesandtheSPIporttoachieveatwo-waycommunication,whichsupportthehigh-speeddatatransmissiontomeettherequirementsoftheradiofrequencybandwidth.nRF905providesapowerfulmechanismforfrequencyhopping,aswellasasupportforalargenumberofchannelswhichcanbeusedonmanyspecialoccasions.Owingtoabetterhardwareandsoftwaredesignandanti-jammingmeasures,thesafetyandreliabilityofthesystemareensured.Thesystemsetsdataacquisitionsystems,wirelessdatacommunicationsandserialcommunicationinone,thusmakingiteasytoachievepoint-to-pointandpoint-to-multipointwirelessdatacommunications.Soitcanbewidelyusedinremotesensing,remotecontrol,wirelessmeterreading,industrialdataacquisitionandhomeautomationandotherfields.

Keywords：

SingleChip;RFmodule;temperaturesensor;LiquidCrystalDisplay;Wirelesscorrespondence

目录

摘要I

AbstractII

1绪论1

1.1课题研究的背景及意义1

1.2研究现状2

1.3项目研究步骤及方法2

2系统总体设计3

2.1系统的硬件设计3

2.1.1器件的选用3

2.1.2系统硬件原理框图5

2.2系统的软件设计6

2.2.1主机程序的设计6

2.2.2从机程序设计6

3显示电路8

3.1标准字符型液晶显示器LCD接口8

3.1.1显示数据存储器8

3.1.2字符存储器9

3.1.3LCD显示模块的控制指令9

3.2单片机与LCD1602的硬件连接原理图11

3.3液晶显示器LCD1602软件的设计12

4接收器和转发器USART及串口SPI13

4.1USART特点及原理13

4.2SPI特点及原理13

5射频收发电路15

5.1芯片结构15

5.2工作模式15

5.3器件配置16

5.3.1SPI接口配置16

5.3.2射频配置17

5.4单片机与nRF905的硬件连接原理图18

5.5nRF905软件的设计19

6测温电路22

6.1DS18B20的特点、结构及工作原理说明22

6.2DS18B20的数据处理23

6.3单片机与DS18B20的硬件连接原理图23

6.4DS18B20软件的设计24

7结论25

参考文献26

致谢26

1绪论

1.1课题研究的背景及意义

在许多测控现场中，传统的数据通信是通过有线电缆实现的。

随着射频技术、集成电路的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速率也越来越快，抗干扰能力也越来越强，因此，越来越多的场合采用了无线传输技术。

无线数据传输相比于有线传输有许多优点：

1、成本低，省去了大量的布线；

2、建网快捷，只需在每个终端连接无线数传模块和架设适当高度的天线即可；

3、适应性好，无线数据传输在一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，能解决因布线困难、电缆接插件松动、短路带来的问题；

4、扩展性好，采用有线传输方式，不能随意移动，设备重新布局就要重新布线，但采用无线数据传输，只需将设备与无线数传模块相连接就可以了；

5、设备维护容易，有线通信链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线数据传输方式只需维护数传模块，出现故障时则能快速找出原因。

目前应用于数据传输的无线通信技术主要有蓝牙（bluetooth），无线局域网（WLAN）802.11b，微功率超短波无线通信以及基于公共移动通信网络（GSM、CDMA）的传输方式[1]。

蓝牙（bluetooth）是一种短距离无线通信技术。

它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。

其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供了1Mbps的传输速率和10m的传输距离（目前大功率的蓝牙芯片已经可以达到100m的覆盖范围）。

它采用跳频扩频FHSS（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）技术，具有非常可靠的语音和数据传输能力，蓝牙芯片体积小、功耗低、其应用越来越广泛。

但蓝牙芯片价格较为昂贵、传输距离较短、蓝牙技术尚无国际标准。

IEEE802.11b是目前无线局域网（WLAN）的国际技术标准。

工作在2.4GHz的ISM频段，速率最高可达11Mb/s，电波的覆盖范围可达100m左右。

它采用直接序列扩谱DSSS（DirectSequenceSpreadSpectrum）技术，增强了抗干扰能力。

802.11b无线网络的最大优点是兼容性，用它来组建大型无线网络，运营成本低，投资回报快。

目前此种设备还比较昂贵，妨碍了其推广和应用[2]。

微功率无线通信技术一般使用数字信号单片射频收发芯片，加上少量的外围元器件和微控制器构成无线通信模块。

工作于ISM频段，即使用户对其工作机制没有较深了解，也可实现数据的无线传输功能。

因其功率小，投资小，开发简单快捷而广泛应用。

1.2研究现状

今天我们已经进入了一个无线技术无所不在的时代。

在家中，使用便利的无线电话；出门在外使用手机与远方的亲人通话、发短消息；开车，GPS系统为我们指航导路；工作，使用无线网卡可以随时随地地进行网上办公，等等。

随着技术的进步，无线通信和无线网络将迅速地向我们日常生活的各个方面扩展，不久的将来我们大部分的电子产品都将是无线并可随时在线的，一个无线社会很快就将成为现实，并深刻改变人们的生活方式[3]。

因此研究无线通信技术有着很重要的意义。

本文通过对无线数据传输系统模型的研究，提出了一种基于无线模块nRF905和ATMEGA16L单片机的无线数据通信系统的总体设计方案，通过对环境参数的测试、处理、以及对无线通信传输等模块的设计真正掌握了无线通信技术的使用方法，为以后从事无线产品

的开发打下了坚实的基础。

1.3项目研究步骤及方法

首先在网上及图书馆数据库查找相关资料，充分利用相关数字资源及图书，对传感器技术和无线数据传输技术的研究现状和应用前景进行全面的了解，接下来集中时间学习了AVR单片机。

最后，按要求完成短距离无线温度测试系统的设计。

具体分以下步骤：

1、文献检索：

了解传感器技术和无线数据传输技术的历史、现状和未来发展前景。

2、开题报告：

查看、阅读相关资料，制作出研究步骤及时间安排的计划书。

3、熟悉原理：

根据已查到的相应资料设计短距离无线数据通讯系统的一般硬件电路图，掌握相关涉及芯片的软件设计

4、设计方案：

研究基于短距离无线温度测试系统的工作原理，根据其原理选择相关器件和芯片，确立应用方案，最后根据完整的电路原理图写出详细的控制程序，给出程序流程图和程序源代码。

5、联机调试：

对硬件进行调试、改进，直至最终系统完善。

6、完成毕业论文：

根据所有的资料、调试结果记录撰写毕业论文。

2系统总体设计

2.1系统的硬件设计

2.1.1器件的选用

1.中央处理器的选用

由于无线收发芯片nRF905提供SPI口并且工作电压为1.9~3.6V，因此选用有SPI接口功能的低功耗单片机。

ATMEGA16L有工作于主机/从机模式的SPI串行接口，所以不需要进行软件模拟SPI口，可工作于低压状态，工作电压为2.7~5.5V。

ATMEGA16L是Atmel公司的高性能、低功耗的8位AVR微处理器。

先进的RISC结构，非易失性程序和数据存储器，16K字节的系统内可编程Flash，擦写寿命10,000次，512字节的EEPROM擦写寿命100,000次，1K字节的片内SRAM可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。

JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容），符合JTAG标准的边界扫描功能，支持扩展的片内调试功能，通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程。

两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，具有独立振荡器的实时计数器RTC[4]。

四通道PWM，8路10位ADC