優(yōu)秀畢業(yè)設計精品]基于單片機的無線電遙控系統(tǒng)

1、 本科生畢業(yè)論文第1章 緒論1.1 本論文研究的背景及其意義遙控是指對被控對象按照所預定的意圖對其內部參數(shù)、工作狀態(tài)等進行遠距離操縱。遙控技術在現(xiàn)代工農業(yè)生產、科研、國防等領域有非常廣泛的應用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，它們的應用也越來越普遍。 遙控技術一般應用于操作者不能或難以到達受控對象的場合。而對于移動式的受控對象，則更不得不使用遙控技術。例如在惡劣環(huán)境下作業(yè)的機器，人難以到現(xiàn)場操縱，就必須使用遙控技術進行遠距離操縱。又如工廠里的行車、模型飛機、模型艦艇，乃至當代的無人駕駛飛機、宇宙飛船、無線電制造導彈等，這些移動式設施就更缺不了遙控技術了。 現(xiàn)代遙控技術也是十分普遍地應用于各類家用電器中，如

2、電視遙控、電燈遙控、電風扇遙控、空調器遙控等，這類應用提高了家用電器的功能和檔次，更重要的是給使用者帶來極大的方便。設有遙控功能的電視機，使用者不用離開座位，只需使用手持紅外遙控器舊可以進行節(jié)目切換，以及對音量、對比度、亮度等的調節(jié)。在這些應用中，操作者與受控者之間并非“遙”，也非“難以到達”，僅為方便而已，因此對遙控的定義，應該廣義的理解為操作者沒有直接對遙控對象進行操縱。 遙控的種類有很多。若以遙控信息傳送方式區(qū)別，可以分為有線遙控和無線遙控兩大類，而無限遙控又包含了紅外線遙控、超聲波遙控和無線電遙控之類，有線遙控和無線電遙控可以達到很遠的距離，而紅外線和超聲波遙控只能在十幾米之內。 無線

3、電遙控是使用無線電射頻為載體來栽送遙控信息。所謂射頻，就是具有較強輻射能力的無線電頻率，一般在幾百khz以上，通常也稱為“高頻”。使用無線電射頻傳送遙控命令與紅外或超聲遙控有所不同，后二者遙控距離較近，而且具有方向性，特別是紅外線的方向性強，不能跨越墻壁的阻擋，因此只能在小范圍內，同一個房間內實現(xiàn)遙控操作，多用于家用電器的遙控。本設計為基于51單片機的無線電遙控系統(tǒng)，使之能在多障礙物的條件下進行有效通信，并且能夠控制兩個接收機14。1.2 國內外本課題的研究現(xiàn)狀 美國、日本、德國以及包括中國在內的很多國家對遙控技術這一課題進行了大量的研究并取得了顯著的成果。從遙控視距的角度來看，遙控技術發(fā)展經

4、歷了下面三個階段：視距遙控（los）、超視距遙控（elos）和遠程無線遙控。對于視距遙控，操作員不與機器直接接觸，已位于作業(yè)區(qū)的危險范圍外，通過直接觀察、發(fā)送指令來控制各種設備，一般來說，其可靠遙控作業(yè)距離為幾十米。在視距遙控基礎上發(fā)展起來的超視距遙控，雖然仍需要操作員靠近工作區(qū)作業(yè)，但通過其先進的數(shù)據(jù)傳輸手段和控制技術能夠為操作員提供作業(yè)區(qū)的反饋信息來克服視距遙控的某些局限性，增強了操作員對設備的遙控控制能力（視距范圍之外）。1.3 對選題的研究設想和試驗方法 無線電遙控電路是利用無線電信號作為遙控指令來完成各種指定動作，按規(guī)定.業(yè)余頻段有28.029.7mhz、5054mhz、144148

5、mhz和420448mhz等，頻率愈高對器件的要求也就愈高。隨著各種專用遙控集成電路和無線電發(fā)射和接收專用集成電路的不斷涌現(xiàn)，使許多復雜的遙控、遙測系統(tǒng)設計變得越來越多樣化而且工作穩(wěn)定性可靠。無線電遙控系統(tǒng)包括兩個最基本的模塊：無線發(fā)射模塊、無線接收模塊。無線發(fā)射模塊包括了控制電路及發(fā)射機?？刂普咄ㄟ^控制電路產生控制信號，再通過編碼產生具有某些特征的、相互間易區(qū)分的電信號。但是編碼電路產生的指令信號都是頻率較低的電信號，無法直接傳送的遙控目標上去，還要將指令信號送到發(fā)射電路，使它載在高頻信號上，即要經過調制電路調制以后才能由天線發(fā)射出去。無線接收模塊由接收機及受控電路組成。接收機又包括高頻部分

6、及解調部分及譯碼電路。由接收天線送來的微弱信號經接收機高頻部分的選擇和放大后，送到解調器。解調后的是混在一起的各種指令信號，將這些信號送到譯碼電路，譯碼電路的工作就是對各種指令信號高進行鑒別，然后送到受控電路。1.4 設計的預期結果及意義相對于紅外遙控系統(tǒng)，無線電遙控系統(tǒng)能夠穿透一般障礙物進行通信，并且沒有方向的限制，非常適合于布局復雜的建筑物內的電器設備遙控。本課題利用單片機設計一套無線電器控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)由一個發(fā)射機和兩個接收機構成。課題預期目標：1、傳輸距離不小于20m（在傳輸方向有障礙物的情況）；2、接收機可以控制繼電器，達到控制強電的目的。第2章 方案總體設計與論證2.1 收發(fā)模塊的

7、選擇根據(jù)實驗要求，該遙控系統(tǒng)傳輸距離不小于20m（在傳輸方向有障礙物的情況）。因此載波頻率及發(fā)射功率必須達到一定要求。 本設計采用的收發(fā)芯片是cc1100。cc1100是一種低成本真正單片的uhf收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計。電路主要設定為在315、433、868和915mhz的ism（工業(yè)，科學和醫(yī)學）和srd（短距離設備）頻率波段，也可以容易地設置為300-348 mhz、400-464 mhz和800-928 mhz的其他頻率。 rf收發(fā)器集成了一個高度可配置的調制解調器。這個調制解調器支持不同的調制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能

8、使性能得到提升。 cc1100為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評估、連接質量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。 其主要操作參數(shù)和64位傳輸/接收fifo（先進先出堆棧）可通過spi接口控制。在一個典型系統(tǒng)里，cc1150和一個微控制器及若干被動元件一起使用。 使用stc12c5410ad（20）單片機實現(xiàn)對cc1100的控制。該單片機是1個時鐘/機器周期8051單片機。具有無法解密 、低功耗、高速、高可靠性、強抗靜電性、強抗干擾性等優(yōu)點2.2 控制方式的選擇17 單片機控制系統(tǒng)以鍵盤輸入命令，使用stc12c5as62單片機對控制對象進行控制，控制信號經調制放大，通過天線發(fā)射和

9、接受，解調后就可以對目標進行全面而且細節(jié)的控制，如可以完成對繼電器的控制以達到控強電的目的，也可以實現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)字功能。 stc12c5as62是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（perom）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的stc12c5as62提供了高性價比的解決方案。stc12c5as62cpu使用5v供電，stc12c5410adcpu及cc1100使用3

10、.3v供電，它們都是低功耗，因此可以使用在發(fā)射機和接收機上，適合干電池供電，只需加一片3.3v的穩(wěn)壓片。2.3 調制解調方式的選擇對數(shù)字信號的而言，fm調制解調方式調制效果遠好于其他調制方式。而cc1100提供的2-fsk調制方式是比較理想的選擇。二進制頻移鍵控(2fsk)調制是指傳號（指發(fā)送“1”）時，發(fā)送一個頻率的正弦波；空號（指發(fā)送“0”）時，發(fā)送另一頻率的正弦波。由于2-fsk傳號及空號時采用兩種不同頻率的信號，因而不需要固定的比較電壓。即使在空號時也有足夠的信號幅度，不至于因噪聲產生誤碼，另外其自身就是一個調頻系統(tǒng)，因此有較好的抗干擾能力，抗衰落性能好。 第三章 51單片機原理及應用

11、技術3.1 單片機的概述及應用領域 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：cpu、內存、內部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片

12、機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。3.2 stc12c5as62單片機主要性能特點151、增強型8051 cpu，1t，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。2、工作電壓：stc12c5a60s2系列工作電壓：5.5v- 3.3v。3、工作頻率范圍：0 - 35mhz，相當于普通8051的 0420mhz。4、用戶應用程序空間8k /16k / 20k / 32k / 40k / 48k / 52k / 60k / 62k字節(jié).5、片上集成1280字節(jié)ram。6、通用i/o口（36/40/44個），復位后為：準雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)

13、i/o口）；可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個i/o口驅動能力均可達到20ma，但整個芯片最大不要超過55ma。7、 isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器?？赏ㄟ^串口（p3.0/p3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。8、有eeprom功能(stc12c5a62s2/ad/pwm無內部eeprom)。9、看門狗。10、內部集成max810專用復位電路（外部晶體12m以下時，復位腳可直接1k電阻到地）。11、外部掉電檢測電路:在p4.6口有一個低壓門檻比較器，5v單片機為1.32v，誤差為+/-5%；3.3

14、v單片機為1.30v，誤差為+/-3%。12、時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內部r/c振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內)。用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部r/c振蕩器還是外部晶體/時鐘。常溫下內部r/c振蕩器頻率。5.0v單片機為：11mhz 15.5mhz；3.3v單片機為：8mhz12mhz。精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準。13、共4個16位定時器。兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器，16位定時器t0和t1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器。做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上2路pca模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器。14、2個時

15、鐘輸出口，可由t0的溢出在p3.4/t0輸出時鐘，可由t1的溢出在p3.5/t1輸出時鐘。15、外部中斷i/o口7路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的pca模塊，power down模式可由外部中斷喚醒，int0/p3.2，int1/p3.3，t0/p3.4， t1/p3.5， rxd/p3.0，ccp0/p1.3(也可通過寄存器設置到p4.2 )，ccp1/p1.4 (也可通過寄存器設置到p4.3)。16、 pwm(2路）/pca（可編程計數(shù)器陣列，2路） 也可用來當2路d/a使用也可用來再實現(xiàn)2個定時器也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時

16、支持)17、a/d轉換，10位精度adc，共8路，轉換速度可達250k/s(每秒鐘25萬次)。18、通用全雙工異步串行口(uart)，由于stc12系列是高速的8051，可再用定時器或pca軟件實現(xiàn)多串口。19、stc12c5a60s2系列有雙串口，后綴有s2標志的才有雙串口，rxd2/p1.2(可通過寄存器設置到p4.2)，txd2/p1.3(可通過寄存器設置到p4.3)。20、工作溫度范圍：-40 - +85(工業(yè)級) / 0 - 75(商業(yè)級)。21、封裝：pdip-40,lqfp-44,lqfp-48 i/o口不夠時，可用2到3根普通i/o口線外接，74hc164/165/595（均可

17、級聯(lián)）來擴展i/o口，還可用a/d做按鍵掃描來節(jié)省i/o口，或用雙cpu,三線通信，還多了串口。3.3 stc12c5as62端口3.3.1 端口概述如圖3.1所示：1、vcc40腳接電源+5v。 2、vss20腳接地也就是gnd。 3、xtal119腳和xatl218腳接振蕩電路。4、psen29腳片外rom選通信號低電平有效。5、ale/prog30腳地址鎖存信號輸出端/eprom編程脈沖輸入端。7、 ea/vpp31內/外部rom選擇端。6、rst/vpd9腳復位信號輸入端/備用電源輸入端。8、.p0口39-32腳雙向i/o口。 9、p1口1-8腳準雙向通用i/0口。 10、p2口21-

18、28腳準雙向i/0口。 11、p3口10-17腳多用途口。 圖 3.1 stc12c5as62單片機管腳圖3.3.2 單片機并行口的結構分析3 1、輸入結構 i/o口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內容讀入到內部總線，經過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內部總線。cpu將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作。2、端口的工作原理 （1）p0口 p0口的內部有一個2選1的選擇器，它受內部信號的控制，如果處在i/o口工作方式，此時相當于一個“準雙向口”（輸入時須先將口

19、置“1”），每根口線可以獨立定義為輸入或輸出，但是須在口線上加上拉電阻。如果將開關往另一個方向，則就是另一個功能作為地址/數(shù)據(jù)復用總線用，此時不能逐位定義為輸入/輸出，它有兩種用法：當作數(shù)據(jù)總線用時，輸入8位數(shù)據(jù)；而當作地址總線用時，則輸出低8位地址。（2）p1口 同p0不同p1口只能作為i/o口使用，但它的內部有一個上拉電阻，所以連接外圍負載時不需要外接上拉電阻。 （3）p2口 p2口作為i/o口線用時，與p0口一樣，當內部開關向另一個方向時，即作地址輸出時，可以輸出程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器的高8位地址。并與p0口輸出的低地址一起構成16位的地址線。（4）p3口 p3口作為i/o口線用時，

20、同其他的端口相同，也是準雙向口；不同的是，p3口的每一位都有另一種功能，也叫第二功能，各位的功能如表3.1：表3.1p3端口功能端口位第二功能注釋p3.0rxd串行口輸入p3.1txd串行口輸出p3.2int0外部中斷0p3.3int1外部中斷1p3.4t0計數(shù)器0計數(shù)輸入p3.5t1計數(shù)器1計數(shù)輸入p3.6wr外部ram寫入選通信號p3.7rd外部ram讀出選通信號3.3.3 單片機的特殊功能寄存器41、累加器acc 通常用a表示，單片機在做運算時它的中間結果需要放在某個地方，這個地方就是累加器，它的名字很特殊，功能也很特殊，幾乎所有的運算類指令都離不開它。 2、寄存器b b寄存器在做乘法時

21、用來存放一個乘數(shù)，在做除法時用來存放一個除數(shù)，不做乘除法時隨便怎么用。 3、程序狀態(tài)字psw 它是一個很重要的寄存器，里面放了cpu工作時的很多狀態(tài)，知道它就可以了解cpu當前的工作狀態(tài)。其中的7位其格式如表3.2：表3.2psw格式d7d6d5d4d3d2d1d0cyacf0rs1rs0ovp下面介紹其功能： （1）cy；進位標志 當運算超過八位是向cy進位，cy置“1”。 （2） ac；半進位標志位 當d3位向d4位進位/借位時，ac=1，通常用于十進制調整運算中 （3） f0；用戶自定義標志位 由編程人員自行決定什么時候用什么時候不用 （4）rs1、rs0；工作寄存器組選擇位 其選擇格式

22、如表3.3：表3.3工作寄存器組選擇格式 rs1 rs2 工作寄存器組 0 0 0組（00h-07h） 0 1 1組（08h-0fh） 1 0 2組（10h-17h） 1 1 3組（18h-1fh） （5）ov；溢出標志位 表示結果是否超出所表示數(shù)的范圍，溢出時ov=1 （6） p； 奇偶檢驗位 每次運算結束后若a中二進制數(shù)1”的個數(shù)為奇數(shù)，則p=1，否則p=04、 dptrdphdpl數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針是一個16位的寄存器。我們可以用它來訪問外部ram，也可以訪問外部rom中的表格。5、堆棧指針符合“先進后出，后進先出”存放規(guī)則的現(xiàn)象，我們就把它叫做堆棧。指針開始所指的位置并非就是數(shù)據(jù)存放的實

23、際位置，而是數(shù)據(jù)存放的前一個位置。6、電源控制寄存器pcon單片機在以電池供電的系統(tǒng)中，有時為了節(jié)，電我們需要讓它盡量降低電源的消耗。所以單片機就有多種的工作方式，其中一種就是低功耗方式。pcon寄存器就是用來控制單片機進入低功耗方式的。3.4 單片機的定時/計數(shù)器 單片機中的計數(shù)器除了可以作為計數(shù)用還可以用作定時器。其實定時器和計數(shù)器是一個東西。只不過計數(shù)器記錄的是外界發(fā)生的事情，而定時器則是由單片機提供一個非常穩(wěn)定的計數(shù)源，然后把計數(shù)源的計數(shù)次數(shù)轉化為定時器的時間。單片機的定時/計時器是由兩個特殊功能寄存器設定的，它們分別是tmod和tcon。3.4.1 特殊功能寄存器1、特殊功能寄存器t

24、mod（89h）表3.4tmod格式 用于t1 用于t0 gate c/t m1 m0 gate c/t m1 m0從表3.4中可以看出，tmod被分成兩部份每部份4位分別用于控制t1和t0。2、特殊功能寄存器tcon（88h）表3.5tcon格式 用于定時/計數(shù) 用于中斷 tf1 tr1 tf0 tr0 ie1 it1 ie0 it0從表3.5中可以看出，tcon也被分成兩部份，高4位用于定時/計數(shù)器，低4位則用于中斷。3.4.2 單片機定時/計數(shù)工作方式1、工作方式0 定時/計數(shù)器的工作方式0稱之為13位定時/計數(shù)器方式。它由tl（0/1）的低5位和th0/1的8位構成13位的計數(shù)器，此時

25、tl0/1的高3位未用。2、工作方式1 工作方式1是16位的定時/計數(shù)器方式，將tmod的m1、m0設為“01”即可，其它特性與工作方式0相同。 3、工作方式2 工作方式2把tl0配置成一個可以自動恢復處置（初值常數(shù)自動重新裝入）的8位計數(shù)器，th0作為常數(shù)緩沖器，th0由軟件預置初值。當tl0產生溢出時，一方面溢出標志tf0置”1”,又同時把th0中的8位數(shù)據(jù)重新裝入tl0中。4、工作方式3 工作方式3對定時器t0和定時器t1是不相同的。若t1設置為工作方式3，則停止工作（其效果與tri=0相同），所以工作方式3只適用于t0。3.4.3 定時器/計數(shù)器的定時/計數(shù)范圍 那么單片機的這四種工作

26、方式的計數(shù)范圍確定方法如下：1、工作方式0 13位的定時/計數(shù)器工作方式因此最多可以計到2的13次方也就是8192次。 2、工作方式1 16位的定時/計數(shù)器工作方式因此最多可以計到2的16次方也就是65536次。 3、工作方式2和3 工作方式2和工作方式3都是8位的定時/計數(shù)器工作方式因此最多可以計到2的8次方，也說是256次。3.5 單片機的中斷功能3.5.1 中斷的原理 中斷其實意思就是隨時都有可能發(fā)生的一些不確定量的變化，比如機器在執(zhí)行其它指令時，定時器突然溢出了就是一個中斷，此時如果條件允許（開了中斷并且中斷優(yōu)先級滿足執(zhí)行該中斷），cpu就會先停下執(zhí)行別的程序先去處理中斷程序，處理完了

27、再回到剛才斷開的地方（稱為斷點）繼續(xù)執(zhí)行之前的程序。此過程既是中斷。實現(xiàn)中斷功能的硬件和軟件系統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。能向cpu發(fā)出請求的事件稱為中斷源。89c51單片機擁有5個中斷源。若多個中斷源同時請求時，或cpu正在處理某件外部事件時，又有另一外部事件申請中斷，cpu通常根據(jù)中斷源的緊急程度，將其進行排列，規(guī)定每個中斷源都有一個中斷優(yōu)先級，中斷優(yōu)先級可以由硬件排隊或軟件排隊來設定，cpu根據(jù)其優(yōu)先順序處理中斷請求。89c51單片機擁有4個中斷優(yōu)先級。3.5.2 中斷系統(tǒng)的結構1、中斷源 （1）外部中斷 即外中斷0和外中斷1，經由外部引腳引入，在單片機的硬件上有兩個引腳（12腳和13腳），名稱為i

28、nt0和int1（第二引腳功能p3.2、p3.3）。特殊寄存器tcon中有四位與外中斷有關：a it0；中斷0（int0）的觸發(fā)方式控制位可由軟件進行置位和復位，it0=0，中斷0為低電平觸發(fā)方式；it0=1，中斷0為負跳變觸發(fā)方式。b ie0；中斷0 （int0）的中斷請求標志位 當有外部的中斷請求時，該位就會置“1”；在cpu響應中斷后，該位就自動清“0”。這是由硬件自動完成的。 it1、ie1的用途和it0、ie0是類似的。（2）內部中斷 即定時器0t0和定時器1t1中斷，與外中斷一樣，它也是由tcon中的四位控制的。 tf0；定時器t0的溢出中斷標記。當t0計數(shù)器產生溢出時，由硬件置位

29、tf0；當cpu響應中斷后，再由硬件將tf0自動清“0” 。tf1與tf0類似。（3）串行口中斷 負責串行口的發(fā)送接收中斷。 2、中斷允許寄存器ie（a8h） 中斷的允許或禁止是由片內可進行位。尋址的8位中斷允許寄存器ie來控制的，允許中斷我們把它稱為中斷開放，不允許中斷我們把它稱為中斷屏蔽。如表3.6：表3.6ie格式 中斷允許寄存器ie ea es et1 ex1 et0 ex0（1）ea：總中斷允許開關。它是個總開關，凡是要設置中斷都得先通過它。ea=1，開放所有的中斷；ea=0，則所有中斷都被禁止。 （2）es：串行口中斷控制位。es=1，允許中斷；es=0，禁止中斷。 （3）et1：

30、定時/計數(shù)器1中斷控制位。et1=1，允許中斷；et1=0，禁止中斷。 （4）ex1：外中斷1中斷控制位。ex1=1，允許中斷；ex1=0，禁止中斷。 （5）et0：定時器0中斷控制位。et0=1，允許中斷；et0=0，禁止中斷。 （6）ex0：外中斷0中斷控制位。ex0=1，允許中斷；ex0=0，禁止中斷。 3、中斷源優(yōu)先級寄存器ip（d8h） 單片機執(zhí)行中斷的過程和生活中的中斷有些類似，它也有一個自然優(yōu)先級與人工優(yōu)先級的問題。那么單片機是如何來設置它們的呢？這就要用到中斷優(yōu)先級寄存器ip，它也是一個可位尋址的8位寄存器。 五個中斷源的自然優(yōu)先級由高到低的排列順序為外中斷0-定時器0-外中斷

31、1-定時器1-串口。中斷如果我們不對其進行設置，單片機就按照此順序不斷的循環(huán)檢查各個中斷標志。但有時我們需要人工設置高、低優(yōu)先級，也就是說由編程者來設定哪些中斷是高優(yōu)先級，哪些中斷是低優(yōu)先級。當然，由于只有兩級，所以必然只有一些中斷處于優(yōu)先級別，而其他的中斷則處于同一級別，處于同一級別的中斷順序就由自然優(yōu)先級來確定。 既然可以設定人工優(yōu)先級，那么它又是如何來設置的呢？其實很簡單，我們只要把ip寄存器的對應位置“1”就可以了。如表3.7：表3.7ip格式 ps pt1 px1 pt0 px0 串口 ti int1 t0 int04、串行口控制寄存器scon(98h) 用于串行口中斷及控制。入口地

32、址請看下面 ：（1）外中斷：0int，00003h （2）定時器：0t0， 000bh （3）外中斷：1int1，0013h （4）定時器：1t1 ，001bh （5）串口中斷： 0023h3.6 單片機串口通信3.6.1 串口通信原理串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制。由于其所需電纜線少，接線簡單，所以在較遠距離傳輸中，得到了廣泛的運用。 51單片機通過引腳rxd（p3.0，串行數(shù)據(jù)接受端）和引腳txd(p3.0，串行數(shù)據(jù)接收端)與外界進行通信。串口主要由兩個物理上獨立的串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器sbuf、發(fā)送控制器、接受控制器、

33、輸入移位寄存器和輸出控制門組成。sbuf為串行口收/發(fā)緩沖寄存器，它是可尋址的專用寄存器，其中包含了發(fā)送寄存器sbuf和接受寄存器sbuf，可以實現(xiàn)全雙工通信。3.6.2 串行通信控制寄存器scon（98h）通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。scon就是51芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98h，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51芯片串行口的工作狀態(tài)。51芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用scon寄存器。它的各個位的具體定義如表3.8： 表3.8scon格式 串行通信控制寄存器scon sm0 sm1 sm2

34、 ren tb8 rb8 ti ri（1）sm0、sm1；為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。如表3.9：表3.9串口工作方式sm0sm1模式功能波特率000同步移位寄存器fosc/120118位uart可變1029位uartfosc/32或fosc/641139位uart可變表中的fosc代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。uart為(universal asynchronous receiver）的英文縮寫。 （2）sm2；在模式2、模式3中為多處理機通信使能位。在模式0中要求該位為0。 （3）rem；為允許接收位，rem置1時串口允許接收，置0時禁止接收。（4）t

35、b8；發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是要發(fā)送的第9位。 （5）rb8；接收數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是已接收數(shù)據(jù)的第9位。該 （6）ti；發(fā)送中斷標識位。在模式0，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。 （7）ri；接收中斷標識位。在模式0，接收第8位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。3.6.3 電源管理寄存器pcon(87h)pcon主要是為了在chmos型單片機上實現(xiàn)電源控制而設置的專用寄存器，不可位尋址，其格式如表3.10：表3.10pcon格式 串行通信控制寄存器sconsmod gf1 gf0 pd idlsmod是串口

36、波特率倍增位，當smod=1時，串口波特率加倍。系統(tǒng)默認為smod=0。pcon的其余各位用于51單片機的電源控制。3.6.4 串口的工作方式串行口分四種工作方式，由scon中的smo、sm1二位選擇決定。1、串行口的工作方式0（smo=0、sm1=0）為移位寄存器輸入輸出方式，可外接移位寄存器，以擴展i/o口，也可外接同步輸入輸出設備。格式：一次收發(fā)過程，收發(fā)8位二進制數(shù)，低位在前，逐位收發(fā)，在txd引腳輸出移位時鐘。收發(fā)波特率固定為單片機振蕩頻率的1/12。2、串行口的工作方式1（smo=0、sm1=1）串行口工作于方式 1時，被控制為波特率可變的8位異步通信接口。格式：傳送一幀信息為10

37、位，即1位起始位（0），8位數(shù)據(jù)位（低位在先）和1位停止位（1）。數(shù)據(jù)位由txd發(fā)送，由rxd接收。波特率是可變的，取決于定時器1或2的溢出速率。3、方式2和方式3串行口工作于方式2和方式3時，被定義為9位的異步通信接口。格式：發(fā)送（通過txd）和接收（通過rxd）一幀信息都是 11位： 1位起始位（0）， 8位數(shù)據(jù)位（低位在先），1位可編程位（即第9位數(shù)據(jù)）和1位停止位（1）。方式2和方式3的工作原理相似，唯一的差別是方式2的波特率是固定的。為fosc/32或fosc/64；方式3的波特率是可變的，利用定時器1或定時器2作波特率發(fā)生器。3.7 本章小結本章所介紹的內容都是本次畢業(yè)設計用到的理

38、論基礎知識。分別介紹了51單片機的原理、控制方法及應用技術。作為本系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的理論基礎，這一章主要集中介紹在本課題中利用到的各個基本功能模塊的原理和控制方法，通過學習，我們了解了51單片機的性能特點，如功耗超低、運行速度快和豐富的片內外資源等特點，以及51的具體操作方法，為整個系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)作了充分的理論準備。stc12c5410ad（20）與 stc12c5a60s2性能相似，使用方式相同，只是管教數(shù)目不同，因此不再贅述。第4章 無線收發(fā)芯片cc1100 cc1100是一種低成本真正單片的uhf收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計。電路主要設定為在315、433、868和915mhz的ism

39、（工業(yè)，科學和醫(yī)學）和srd（短距離設備）頻率波段，也可以容易地設置為300-348 mhz、400-464 mhz和800-928 mhz的其他頻率。 rf收發(fā)器集成了一個高度可配置的調制解調器。這個調制解調器支持不同的調制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。cc1100是半雙工收發(fā)芯片，作為發(fā)送模塊時的外圍電路與作為接受模塊時的外圍電路是相同的。4.1 cc1100主要特性 1、體積?。╭lp 44mm封裝，20腳）。 2、 真正的單片uhf rf收發(fā)器。 3、頻率波段：300-348 mhz、400-464 mhz和800

40、-928 mhz。 4、高靈敏度（1.2kbps下-110dbm，1數(shù)據(jù)包誤差率）。 5、可編程控制的數(shù)據(jù)傳輸率，可達500kbps。 6、較低的電流消耗（rx中15.6ma，2.4kbps，433mhz）。 7、可編程控制的輸出功率，對所有的支持頻率可達+10dbm。 8、優(yōu)秀的接收器選擇性和模塊化性能。 9、極少的外部元件：芯片內頻率合成器，不需要外部濾波器或rf轉換。 10、可編程控制的基帶調制解調器。 11、理想的多路操作特性。 12、可控的數(shù)據(jù)包處理硬件。 13、快速頻率變動合成器帶來的合適的頻率跳躍系統(tǒng)。 14、可選的帶交錯的前向誤差校正。 15、單獨的64字節(jié)rx和tx數(shù)據(jù)fif

41、o。 16、高效的spi接口：所有的寄存器能用一個“突發(fā)”轉換器控制。 4.2 cc1100端口概述1、sclk；數(shù)字輸入 ,連續(xù)配置接口，時鐘輸入。 2、so(gd01)；數(shù)字輸出， 連續(xù)配置接口，數(shù)據(jù)輸出； 當csn為高時為可選的一般輸出腳。 3、gdo2； 數(shù)字輸出， 一般用途的數(shù)字輸出腳： (1) 測試信號 (2) fifo狀態(tài)信號 (3).時鐘輸出，從xosc向下分割 (4).連續(xù)輸入tx數(shù)據(jù) 4、dvdd；功率（數(shù)字）, 數(shù)字i/o和數(shù)字中心電壓調節(jié)器的1.8v-3.6v數(shù)字功率供給輸出。 5、dcoupl；功率（數(shù)字）, 對退耦的1.6v-2.0v數(shù)字功率供給輸出。 6、gdo0

42、 (atest)；數(shù)字i/o ,一般用途的數(shù)字輸出腳： （1）測試信號 （2） fifo狀態(tài)信號 （3）時鐘輸出，從xosc向下分割 （4）連續(xù)輸入tx數(shù)據(jù) ，也用作原型/產品測試的模擬測試i/o 7、csn；數(shù)字輸入 ，連續(xù)配置接口，芯片選擇。 8、xosc_q1；模擬i/o，晶體振蕩器腳1，或外部時鐘輸入。 9、avdd；功率（模擬），1.8v-3.6v模擬功率供給連接。 10、xosc_q2；模擬i/o ，晶體振蕩器腳。 11、avdd；功率（模擬）， 1.8v-3.6v模擬功率供給連接。 12、rf_p ；rf i/o： （1）接收模式下對lna的正rf輸入信號 （2）發(fā)送模式下對ln

43、a的正rf輸出信號 13、avdd；rf i/o： （1）接收模式下對lna的負rf輸入信號 （2）發(fā)送模式下對lna的負rf輸入信號14、avdd；功率（模擬），1.8v-3.6v模擬功率供給連接。 15、avdd；功率（模擬），1.8v-3.6v模擬功率供給連接。16、gnd；地(模擬) ，模擬接地。 17、rbias；模擬i/o ，參考電流的外部偏阻器。 18、dguard；功率（數(shù)字），對數(shù)字噪聲隔離的功率供給連接。 19、gnd；地（數(shù)字），數(shù)字噪聲隔離的接地。 20、si；數(shù)字輸入，連續(xù)配置接口，數(shù)據(jù)輸入。 如圖4.1所示圖 4.1 cc1100管腳圖4.3 工作方式4.3.1 芯

44、片狀態(tài)位 當頭字節(jié)在spi接口上被寫入時，芯片狀態(tài)字節(jié)在so腳上被cc1100寫入。狀態(tài)字節(jié)包含關鍵狀態(tài)信號，對mcu是有用的。第一位s7，是chip_rdyn信號。在sclk的在第一個正邊緣之前，這個信號必須變低。chip_rdyn信號表明晶體正處于工作中，調節(jié)數(shù)字供給電壓是穩(wěn)定的。 6、5和4位由狀態(tài)值組成。這個值反映了芯片的狀態(tài)。當使xosc空閑并使數(shù)字中心的能量開啟，所有其他模塊處于功率降低狀態(tài)。只有芯片處于此狀態(tài)時，頻率和信道配置才能被更新。當芯片處于接收模式時，rx狀態(tài)是活動的。同樣地，當芯片處于傳輸模式時，tx狀態(tài)是活動的。 狀態(tài)字節(jié)中的后四位（3：0）包含fifo_bytes_

45、available。為了進行讀操作，這個區(qū)域包含可從rx fifo讀取的字節(jié)數(shù)。為了進行寫操作，這個區(qū)域包含可寫入tx fifo的字節(jié)數(shù)。當fifo_bytes_available=15，15或者更多的字節(jié)是可用/自由的。 4.3.2 寄存器訪問 cc1100配置寄存器位于spi地址從0x00到0x2f之間。所有的配置寄存器均能讀和寫。讀/寫位控制寄存器是讀或者寫。當對寄存器寫時，每當一個待寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)傳輸?shù)絪i腳時，狀態(tài)字節(jié)將被送至so腳。 通過在地址頭設置突發(fā)位，連續(xù)地址的寄存器能高效地被訪問。這個地址在內部計數(shù)器內設置起始地址。每增加一個新的字節(jié)（每8個時鐘脈沖），計數(shù)器值增加1。突發(fā)

46、訪問，不管是讀訪問還是寫訪問，必須通過設置csn為高來終止。 對0x30-0x3d間的地址來說，突發(fā)位用以在狀態(tài)寄存器和命令濾波之間選擇（如下）。狀態(tài)寄存器只讀。突發(fā)讀取對狀態(tài)寄存器是不可取的，故它們每次只能被讀一個。 4.3.3 命令濾波 命令濾波可被視為cc1100的單字節(jié)指令。通過命令濾波寄存器的選址，內部序列被啟動。這些命令用來關閉晶體振蕩器，開啟傳輸模式和電磁波激活等。 命令濾波寄存器的訪問和一個寄存器的寫操作一樣，但沒有數(shù)據(jù)被傳輸。就是說，只有r/w位（置為0），突發(fā)訪問（置為0）和六個地址位（0x30和0x3d之間）被寫。一個命令濾波可能在任何其他spi訪問之后，而不需要將csn

47、拉至高電平。命令濾波立即被執(zhí)行，當csn高時spwd和sxoff濾波是例外。 4.3.4 fifo訪問 64字節(jié)tx fifo和64字節(jié)rx fifo通過0x3f被訪問。當讀/寫位為0時，tx fifo被訪問，當讀/寫位為1時，rx fifo被訪問。 tx fifo是只寫的，而rx fifo是只讀的。 突發(fā)位用來決定fifo訪問是單字節(jié)還是突發(fā)訪問。單字節(jié)訪問方式期望地址的突發(fā)位為0及1數(shù)據(jù)字節(jié)。在數(shù)據(jù)字節(jié)之后等待一個新的地址，因此，csn繼續(xù)保持低。突發(fā)訪問方式允許一地址字節(jié)，然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)，直到通過設置csn為高來關斷訪問。 如下頭字節(jié)訪問fifo： 0x3f :單字節(jié)訪問tx fi

48、fo 0x7f :突發(fā)訪問tx fifo 0xbf :單字節(jié)訪問rx fifo 0xff :突發(fā)訪問rx fifo 當對tx fifo寫時，狀態(tài)字節(jié)對每個so腳上的新數(shù)據(jù)字節(jié)是輸出量。這個狀態(tài)位能用來偵測對tx fifo寫數(shù)據(jù)時的下溢。注意，狀態(tài)字節(jié)包含在寫入字節(jié)到tx fifo的過程前空閑的字節(jié)數(shù)。當最后一個適合tx fifo的字節(jié)被傳送至si腳后，被so腳接收的狀態(tài)位會表明在tx fifo中只有一個字節(jié)是空閑的。 傳輸fifo可能會通過發(fā)布一個sftx命令濾波而被淹沒。相似地，一個sfrx命令濾波會淹沒接收fifo。當進入休眠狀態(tài)時，兩個fifo都被清空。 4.3.5 patable訪問

49、0x3e地址用來訪問patable。patable用來選擇pa能量控制設置。在接收此地址之后，spi等待至少8個字節(jié)。通過控制patable，能實現(xiàn)可控的pa能量上升和下降，減少的帶寬的ask調制整型也如此。 patable是一個8字節(jié)表，定義了pa控制設置，為8個pa功率值（由frendo.pa_power的3個位的值所選擇）的每一個所使用。這個表從最低位（0）到最高位（7）可讀和寫，一此一位。一個索引計數(shù)器用來控制對這個表的訪問。每讀出或寫入表中的一個字節(jié)，計數(shù)器就加1。當csn為高時，計數(shù)值置為最小值。當達到最大值時，計數(shù)器由零重新開始計數(shù)。 對patable的訪問是單字節(jié)或者突發(fā)訪問，

50、由突發(fā)位決定。當使用突發(fā)訪問時，索引計數(shù)器的值增加；達到7時重新從0開始。讀/寫位控制訪問是寫訪問（r/w=0）或者讀訪問(r/w=1)。 如果一字節(jié)被寫入patable，且這個值將要被讀出，那么，為了設置索引計數(shù)器的值重為0，csn必須在讀訪問之前置為高。 4.3.6 定時 通信控制器控制cc1100的大多數(shù)定時，如合成器校準和pll鎖和rt/tx轉向時間。從空閑到tx的定時是恒定的，由自動校準設置決定。rx/tx和tx/rx轉向時間是恒定的。校準時間恒定為18739時鐘周期。功率開啟時間和xosc開始時間是可變的，但在限定的值之內。 cc1100有一個可選的在一段可控時間之后自動終止rx的

51、功能。這個功能的主要作用為電磁波激活（wor），但也可能對其他應用有效。終止定時器在開啟解調器之后起作用。工作暫停由mcsm2.rx_time設置。當定時器終止時，通信控制器會檢查保持rx的條件；若條件不符合，rx會終止。在工作暫停之后，會持續(xù)地檢查條件。 可控條件為： 1、mcsm2.rx_time_qual=0：若找到同步詞匯，則連續(xù)接收。 2、mcsm2.rx_time_qual=1：若找到同步詞匯或前導質量在門限（pqt）之上，則連續(xù)接收。若已知在開啟接收器之前傳輸已經開始，則mcsm2.rx_time_rssi功能可用。若第一個有效的載波感應采樣表明無載波（rssi低于門限），則通信

52、控制器將終止rx。若當mcsm2.rx_time_rssi功能使用時，由于無載波感應導致rx終止，或者當使用mcsm2.rx_time工作暫停功能時無同步詞匯，則芯片會回到空閑狀態(tài)。然而，當rx結束時mcs1.rxoff_mode設定決定了之后的狀態(tài)9。4.4 微控制器接口和引腳結構 在一個典型系統(tǒng)里，cc1100的接口顯示為一個微控制器。這個微控制器必須能：10 1、控制cc1100的不同模式 2、寫入緩沖數(shù)據(jù) 3、通過4線spi總線配置接口4、（si,so,sclk和csn）讀回狀態(tài)信息。 通過重復使用spi接口上的si,sclk和csn，cc1100含有一個可選的控制電磁波方式。這個特性

53、使通信的主要狀態(tài)有一個簡單的3腳控制：休眠，空閑，rx和tx。 控制mcsm0.pin_ctrl_en配置位，可開啟這一可選功能。 當csn為高，si和sclk設置為理想狀態(tài)時，狀態(tài)變化的命令被發(fā)出，如下所示。當csn變低，si和sclk的狀態(tài)被閉鎖，根據(jù)引腳配置一個命令濾波在內部產生。只能用這種功能改變狀態(tài)。4.5 本章小結 本章主要介紹了無線收發(fā)芯片cc1100。包括芯片的特性，以及使用芯片所必須了解的關鍵點，學習這些理論知識后，就可以初步的使用cc1100。 第5章 硬件系統(tǒng)設計及原則5.1 硬件系統(tǒng)設計原則硬件電路的總體設計，是指為實現(xiàn)該項目全部功能所需要的所有硬件的電氣連接。為使硬件

54、設計具有先進性、合理性，應該注意以下的一些原則：1、盡可能選擇常用的、易于方便檢查和糾錯的、比較經典的電路。尤其要優(yōu)先選擇那些符合單片機常規(guī)用法的標準化、典型化的電路，這樣可以提高設計的成功率和機構的靈活性，方便制作和檢查。2、硬件的設計和選擇要綜合軟件應用方案同時考慮。因為，在實施硬件電路結構和軟件方案結合的過程中，硬件電路結構與軟件方案會彼此影響，相互制約，從而使得整機難以完成相應的功能。所以，通過綜合的考慮，應該按照以下原則設計：能用軟件實現(xiàn)的功能盡量用軟件來發(fā)揮作用，不能用軟件完成的，應該用簡單的電路實現(xiàn)，以便簡化整體電路結構。當然，系統(tǒng)的反應速度與實時性的要求，仍然需要對系統(tǒng)的綜合考

55、慮后再定如何配合硬件電路與軟件電路的關系。當然有一點需要注意，就是由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應時間比硬件實現(xiàn)長，且占用cpu時間。3、一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如rom、ram、i/o、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設計相應的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如無線收發(fā)模塊電路，要設計合適的接口電路。系統(tǒng)的擴展以及各個功能模塊的設計應該充分滿足應用系統(tǒng)的功能設計要求，并適當?shù)牧粲杏嗟匾苑奖氵M行二次開發(fā)。4、對于可靠性的考慮以及系統(tǒng)抗干擾能力的考慮應該始終作為系統(tǒng)設計的核心思想，抗干擾技術與可靠性設計原則應該貫穿在應用系統(tǒng)設計的整個過程中