单片机在无线数据的应用.docx

1、单片机在无线数据的应用 数理与信息工程学院课 程 设 计 题 目： AT89C51单片机在无线数据的应用 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机科学与技术 姓 名： 学号： 指导老师： 成 绩： ( 2006.6 )目 录第1节 引 言 3 1.1 无线数据传输概述 31.2 设计任务 3 1.3 系统主要功能 3 1.4 系统组成 3 第2节 无线数据传输硬件设计 52.1 系统的硬件构成 52.2 AT89C2051单片机及其引脚说明 52.3 AT89C51串行口工作方式 52.4 AT89C51与数字电台的硬件连接 62.5 通信协议与波特率 6第3节 系统软件设计 7 3.1

2、通信系统软件设计 7 3.2 源程序 7 第4节 结束语 10 参考文献 11AT89C51单片机在无线数据传输中的应用第1节 引 言通信在当今和平世界已经成为不可或缺的一部分，无论大到军事演练，还是小到百姓生活都离不开它。传统上，通信是由电线、电缆以及光缆等物质媒介来传输的，但随着通信事业的发展，传统的传输已经日益跟不上通信的基本的需求，这就需要一个新的传输方式来支持未来通信。我们的无线数据传输就是肩负着这种使任而应用而生的，它不仅简单、方便而且还成本低廉，受到普遍欢迎。但现在由于它的技术还不够完善，使得在很多方面都差强人意，若在传输的过程信号很容易受到干扰，从而导致信号的失真，引起误差等。

3、不过，其开发的潜质，我们也是有目共睹的，我们相信在未来的不久，无线数据传输将是在通信方面执牛耳者。1.1 无线数据传输概述 一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是这样一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。1.2 设计任务实现无线数据传输，利用传感器来捕捉的现场信号转换为电信号，由模/数转换器ADC转化成数字信号，送给微处理器处理，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。1.3 系统主要功能主控站发送的指

4、令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证，验证通过后正式接收指令字节；如未通过，则测量站发一信号让主控站重发，三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时，验证方式与此相同。验证通过后，测量站开始发送数据1.4 系统组成 系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储，接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。第2节 数据传输硬件设计2.1 系统的硬件构成无线数据传输的原理框图如图3所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89C51、光耦器、反向器、MAX23

5、2、数字电台。2.2 AT89C2051单片机及其引脚说明AT89C51单片机，是一种低功耗、高性能的、片内含有4KB Flash ROM的8位CMOS单片机，工作电压范围为2.76V（实际使用+5V供电），8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚（串行数据接收端）和TXD引脚（串行数据发送端）与外界进行通信。2.3 AT89C51串行口工作方式AT89C51串行口可设置四种工作方式，可有8位、10位和11位帧格式。本系统中，AT89C51串行口工作于方式3，即帧11位的异步通信格式：1位起始位，8位数据位（低位在前），1位可编程数据位，1位

6、停止位。发送前，由软件设置第9位数据（TB8）作奇偶校验位，将要发送的数据写入SBUF，启动发送过程。串行口能自动把TB8取出，装入到第9位数据的位置，再逐一发送出去。发送完毕，使TI=1。接收时，置SCON中的REN为1，允许接收。当检测到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳变(起始位）时，开始接收9位数据，送入移位寄存器（9位）。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时，前8位数据送入SBUF，第9位数据送入SCON中的RB8，置RI为1；否则，这次接收无效，不置位RI。串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定：方式3波特率=T1溢出率/n当SMOD=0时，n

7、=32；SMOD=1时，n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率（计数速率=fosc/12）和TI预置的初值。定时器T1用作波特率发生器，工作于模式2（自动重装初值）。设TH1和TL1定时计数初值为X，则每过“2 8-X”个机器周期，T1就会发生一次溢出。初值X确定如下：X=256-fosc(SMOD+1)/384BTL本系统中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。2.4 AT89C51与数字电台的硬件连接 系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态（PPT=0，收状态；PPT=1，发状态）

8、，单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平，电台使用RS232电平，由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离，增强系统抗干扰性能。单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换，以及指令的接收和数据发送。接收时，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为低电平，将其置为接收状态；同时c1=0，74HC125A导通，接收的指令由电台的RXD端输入，经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门，送入单片机RXD脚。发射

9、时，P3.5=0，经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为高电平，将其置为发射状态；同时c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B导通，数据由单片机TXD脚输出，经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换，通过电台TXD端口将数据发送出去。2.5通信协议与波特率 数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为：通信接口标准串行RS232接口，9线制半双工方式；通信帧格式1位起始位，8位数据位，1位可编程数据位，1位停止位；波特率1200 baud。数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台，工作于VHF/UHF频段，可进行无线数传（9线制标准串行RS232

10、接口），也可进行话音通信；采用二进制移频键控（2FSK）调制解调方式，符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时，推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时，电台工作于220240MHz频率范围，采用半双工方式（执行收、发操作，但不能同时进行）即可满足系统要求。 第3节 系统的软件设计3.1通信系统软件设计 通信软件至关重要，一旦出现问题，整个系统就会瘫痪。采取差错控制与容错技术是非常重要的。主控站发送的指令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证，验证通过后正式接收指令字节；如未通过，则测量站发一信号让主控站重发

11、，三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时，验证方式与此相同。验证通过后，测量站开始发送数据。*一个指令由3字节构成，第二字节等于第一字节加上35H，第3字节等于第二字节加上36H。如果收到的指令不符合此规则，则重发该命令，连续三次错误时停发。*主控站每发一个指令，测量站都回送一个应答信号。该应答信号中包含原指令样本。下面给出单片机串行口与电台的基本通信程序。3.2 源程序初始化程序：BTL EQU 2FH ；波特率放在内部RAM的2FH单元MOV TMOD，#21H ；T0方式1，16位计数器，T1方式2，串口用SETB TR0 ；启动T0MOV BTL，#0F3H ；波特率设定为12

12、00MOV SCON，#0C0H ；串口方式3，9位数据，禁止接收接收及验证程序：NUM EQU 2BH ；同步符个数值存放在内部RAM的2BH单元TEMP EQU 2CHROM-CH：DB 55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55HDB 55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H ；20字节同步符MIM DB WSC ；3字节密码“WSC”SETB P3.5 ；置电台收状态SETB REN ；允许串口接收A1：MOV NUM，#0 ；记录连续到同步符55H的个数A2：JB RI，A2 ；串口有数据转A3A3：CLR RI

13、 ；清接收中断标志MOV A，SBUF ；读串口数据CJNE A，#55H，A1 ；不是同步符转A1INC NUM ；收到的同步符个数加1MOV A，NUM ；取收到的同步符个数CJNE A，#5，A2 ；未收够连续5个55H转A2A4:MOV NUM,#0 ；密码验证，记录收到密码字节数A5：MOV DPTR，#MIM ；密码字符首址MOV A，NUMMOVC A，A+DPTR ；查表取密码MOV TEMP，A ；保存密码JB RI，A6 ；串口收完一个字节转A6A6：CLR RI ；清接收中断标志MOV A，SBUF ；读串口数据CJNE A，TEMP，A4 ；与密码不符转A4INC NU

14、M ；收到的密码个数加1MOV A，NUM ；取已收到的密码字节数CJNE A，#3，A5 ；密码未收完转A5发送程序：CLR P3.5 ；置电台发状态MOV B，#23MOV DPTR，#ROM-CHB1：CLR AMOVC A，A+DPTR ；查表发送同步符和密码共24字节INC DPTRLCALL SEND-CH ；调发送单字节子程序DJNZ B，B1CLR AMOV DPTR，#7000H ；外部RAM数据首址，发送外部RAM中的数据到电台B2：CJNE R4，#0，B3CJNE R3，#0，B3 ；R4R3=发送字节数B3：MOVX A，DPTR ；取数据INC DPTRLCALL

15、SEND-CHCJNE R3，#0，B4CJNE R4，#0，B5B4：DEC R3LJMP B2DEC R3DEC R4LJMP B2SEND-CH：SETB TB8MOV SBUF，ADB 0，0，0，0，0，0，0，0JNB TI，$ ；延时4sCLR TIRET结 束 语无线数据传输系统建成后，已经使用了两年多，运行结果表明，系统工作稳定可靠。由于采用了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。测量站把采集的现场信号及时传送到主控站，提高了数据处理的实时性。单片机和数字电台接口的软硬件设计具有很强的适用性，可广泛应用于无线数传设备。参考文献1 于风鸣主编.单片机原理及接口技术.北京：中国轻工业出版社，19982 林咸敏主编.无线通信技术. 西安：信息产业部电信科学技术第四研究所编辑部