基于單片機(jī)的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告二零一四二零一五 學(xué)年 二 學(xué)期山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱基于單片機(jī)的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組長姓名 盧興 學(xué)號(hào) 聯(lián)系電話 E-mail 成員姓名 李洪川 學(xué)號(hào) 成員姓名 陳卓 學(xué)號(hào) 成員姓名 靳偉娜 學(xué)號(hào) 成員姓名 張碩 學(xué)號(hào) 專 業(yè) 通信工程 班級(jí) 2011-1 指導(dǎo)教師及職稱 王鳳瑛（教授） 2014年 4月 26日一、實(shí)驗(yàn)摘要 通過對(duì)51單片機(jī)匯編指令、STC89C52RC單片機(jī)片上各功能模塊的學(xué)習(xí)和應(yīng)用訓(xùn)練，進(jìn)一步熟悉51單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)。掌握無線發(fā)射與接收模塊的相關(guān)知識(shí)，了解無線通信的基本原理，學(xué)習(xí)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫方法。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、基于STC89C52RC單片機(jī)，利用無線發(fā)射模塊與無線接收模塊實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的無線通信。 2.兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間要求一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)接收 。3.利用led燈來顯示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及儀器、設(shè)備和材料：實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地：院實(shí)驗(yàn)室218。實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料：pc機(jī)兩臺(tái)，無線接收與無線發(fā)射模塊各一個(gè)，最小系統(tǒng)板與開發(fā)板各一個(gè)，導(dǎo)線若干，電烙鐵，錫絲，錫槍等。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求與指標(biāo)，本系統(tǒng)選用一個(gè)MCS-51系列單片機(jī)為主控機(jī)，通過連接發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)與另一個(gè)連接有接收模塊的MCS-51單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的無線數(shù)據(jù)通信。我們選擇按順序循環(huán)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)0到255。（2）通過led燈顯示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并判斷數(shù)據(jù)的正確與否。系統(tǒng)模塊圖：發(fā)射模塊接收模塊發(fā)射端單片機(jī)接收端單片機(jī)Led顯示模塊2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本系統(tǒng)采用MCS-51單片機(jī)為主控機(jī)，分別含有發(fā)射模塊與接收模塊，led顯示模塊，按順序循環(huán)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)0到255，通過led燈的規(guī)律性亮滅來顯示數(shù)據(jù)的傳輸。（一） 最小系統(tǒng)板電路設(shè)計(jì) 1. STC89C52產(chǎn)品介紹 STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。支持STC89C51/52、AT89S51/52等常用的40腳51單片機(jī)。2. 最小系統(tǒng)板介紹1.最經(jīng)典的51單片機(jī)最小系統(tǒng)2.單片機(jī)40個(gè)引腳全部引出并標(biāo)記3.板載阻容復(fù)位電路4.板載晶振電路，晶振為11.0592M5.P0口帶10K上拉電阻(STC單片機(jī)P0口必須接上拉電阻才能正常工作！)6.帶電源開關(guān)，方便做實(shí)驗(yàn)7.外接直流電源插座(規(guī)格為5.5*2.1mm)8.帶1路電源指示燈9.帶電容濾波電路10.引出3路外擴(kuò)電源，方便外接模塊取電 MCS-52單片機(jī)引腳圖（二）無線發(fā)射與接收模塊的電路設(shè)計(jì) 發(fā)射模塊：1、技術(shù)參數(shù)工作電壓：3-12V工作頻率：315、433.92MHz（其它頻率可定制）待機(jī)電流：0mA工作電流：20-28mA傳輸距離：500m（開闊地接收板靈敏度在-103dBm以上距離）輸出功率：16dBm (40mW)傳輸速率：10Kbps調(diào)制方式：OOK（調(diào)幅）工作溫度：-10+70尺寸：19198mm2、產(chǎn)品特點(diǎn)：聲表穩(wěn)頻、性能穩(wěn)定；工作電壓范圍寬；3、腳位（從左到右）及使用說明：腳位名稱功能說明1ATAD數(shù)據(jù)輸入腳2VCC電源正極3GND電源負(fù)極接收模塊一共有三個(gè)外部接口，上面有英文表示。“VCC”表示接電源正極，“ ATAD”表示輸入，“GND”表示接電源負(fù)極。接收模塊：1、技術(shù)參數(shù)工作電壓(V)：DC5V工作電流(mA)：4MA調(diào)制方式：調(diào)幅（OOK）工作溫度：-10+70接收靈敏度(dBm)：-110DB工作頻率(MHz)：315、433.92MHz（266-433MHZ頻率段可任選）尺寸(LWH)：30*14*7mm2、產(chǎn)品特點(diǎn)： 超再生接收模塊采用LC振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)為TTL電平，可直接至解碼器，使用極為方便，并且價(jià)格低廉，所以被廣泛使用。產(chǎn)品體積小，靈敏度高；頻點(diǎn)調(diào)試容易，供貨周期短；產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，性價(jià)比高，目前是無線遙控市場(chǎng)用量最大最廣的一種高頻接收模塊。接收模塊有較寬的接收帶寬，一般為10MHz，出廠時(shí)一般調(diào)在315MHz或433.92MHZ（如有特殊要求可調(diào)整頻率，頻率的調(diào)整范圍為266MHz433MHz。）。接收模塊一般采用DC5V供電，如有特殊要求可調(diào)整電壓，電壓的調(diào)整范圍為38V。接收模塊的靜態(tài)工作電流出廠時(shí)一般為4mA，如有特殊要求可降低電流，最小電流可調(diào)至1.5mA，但接收靈敏度會(huì)降低。出廠時(shí)接收模塊的輸出為有噪聲輸出，如有特殊要求可改為無噪聲輸出，但接收靈敏度會(huì)降低。3、腳位及使用說明：腳位名稱功能說明1ANT接天線端2VCC電源正極3、4DATA數(shù)據(jù)輸出5GND電源負(fù)極接收模塊一共有四個(gè)外部接口，上面有英文表示。“VCC”表示接電源正極，“ DATA”表示輸出，“GND”表示接電源負(fù)極。使用前要接上50歐姆1/4波長的天線，并且天線應(yīng)該是直的，以達(dá)到最佳的接收效果，波長=光速/頻率。注意：VCC電壓要與模塊工作電壓一致，且要做好電源濾波；天線對(duì)模塊的接收效果影響很大，最好接1/4波長的天線，一般采用50歐姆單芯導(dǎo)線，天線的長度315M的約為23cm，433M的約為17cm；天線位置對(duì)模塊接收效果亦有影響，安裝時(shí)，天線盡可能伸直，遠(yuǎn)離屏蔽體，高壓，及干擾源的地方；使用時(shí)接收頻率、解碼方式及振蕩電阻應(yīng)與發(fā)射匹配。實(shí)驗(yàn)步驟：1.發(fā)送程序框圖： 2.接收程序框圖：開始數(shù)據(jù)初始化發(fā)送a結(jié)束開始數(shù)據(jù)初始化接收a結(jié)束 發(fā)送中斷T0程序框圖： 接收串口中斷：裝初值r1=0？A加一返回NA送P0口RI置0返回五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄 試驗(yàn)中，先打開發(fā)送端使發(fā)送端開始發(fā)送數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)是八位二進(jìn)制），然后打開接收端接收發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后控制八位指示燈的亮滅用來判斷接收數(shù)據(jù)是否正確。指示燈開始都是熄滅的，過一段時(shí)間第一個(gè)點(diǎn)亮，再過一段時(shí)間第二個(gè)點(diǎn)亮。亮滅的指示燈正好是按二進(jìn)制的0到255的順序循環(huán)點(diǎn)亮。此現(xiàn)象與發(fā)送程序發(fā)送的數(shù)據(jù)一致?，F(xiàn)象截取了接收55h和aah的實(shí)物圖（見附件）。2、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)及觀察結(jié)果的分析與討論：該實(shí)驗(yàn)達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的基本要求，但是需要改進(jìn)和提高的還有很多。我們的實(shí)驗(yàn)通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的無線通信，但是我們的數(shù)據(jù)傳輸過于簡單，需要改進(jìn)的地方還有很多，也可以加入很多擴(kuò)展的功能，如藍(lán)牙模塊等。對(duì)此，我們課下會(huì)繼續(xù)需努力，爭(zhēng)取做出更有技術(shù)含量的無線通信模塊。3、關(guān)鍵點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程中由于對(duì)單片機(jī)無線通信的了解的不徹底，想法太簡單遇到了很多的阻礙。由于一開始并沒有接觸過發(fā)射模塊和接收模塊，對(duì)他們的了解很少，導(dǎo)致一開始做得時(shí)候不知道從哪里下手，通過理解發(fā)射和接收模塊的工作原理，我們一起討論研究以后，使得我們的實(shí)驗(yàn)得以繼續(xù)做下去。該程序的邏輯性很強(qiáng)，每個(gè)細(xì)節(jié)都要考慮到，比如發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候不能一個(gè)數(shù)據(jù)只發(fā)送一次，這樣發(fā)生的誤碼率太高，接收太困難，我們采用無限次發(fā)送寄存器a中的數(shù)據(jù)，用定時(shí)中斷改變a中的數(shù)據(jù)值的方式解決誤碼率問題。再比如兩個(gè)單片機(jī)所用的晶振必須一致，波特率必須一致等等。調(diào)試程序需要一遍遍測(cè)試顯示結(jié)果，直到得出最終正確的答案。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐 能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日 新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處 不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐， 可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西。通過這次課創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)程設(shè)計(jì)使我懂得了理 論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐 相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和 獨(dú)立思考的能力。通過這次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問 題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們?cè)趩纹瑱C(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用 編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格 的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。七、指導(dǎo)老師評(píng)語及得分：簽名： 年 月 日附件：源程序等。發(fā)送程序清單： org 0000h ljmp main org 000bh ljmp t0_int org 0100hmain: mov tmod,#21h ;T0方式1 T1方式2自動(dòng)重裝 mov tl0,#0h ;裝初值 mov th0,#0h mov tl1,#0f4h ;裝初值 mov th1,#0f4h setb ea ;開T0中斷 setb et0 setb tr0 ;開始計(jì)數(shù) setb tr1 mov r1,#0fh ;用于延時(shí)計(jì)數(shù) mov a,#0 mov scon,#40h ;方式1amain: mov sbuf,a ;開始發(fā)送 jnb ti,$ ;判斷發(fā)送是否結(jié)束 clr ti ljmp amaint0_int:mov tl0,#0h ;裝初值 mov th0,#0h djnz r1,next ;T0計(jì)數(shù)r1次 inc a ;a數(shù)值加一 mov r1,#0fhnext: reti end 接收程序清單： org 0000h ljmp main org 0023h ljmp bis org 0100hmain: mov tmod,#20h ;設(shè)置T1計(jì)數(shù)方式波特率 mov