基于單片機無線電子點菜系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 基于單片機無線電子點菜系統(tǒng)硬件設(shè) 計及實現(xiàn) 學生姓名 指導教師 學 院 專業(yè)班級 完成時間 目 錄 摘 要 .IV ABSTRACT .V 第一章 緒論 .1 1.1研究背景和意義 .1 1.3論文的研究內(nèi)容 .4 1.4 內(nèi)容安排 .4 第二章 ZIGBEE 協(xié)議分析.6 2.1 ZIGBEE協(xié)議框架 .6 2.2 ZIGBEE協(xié)議優(yōu)缺點和應(yīng)用前景 .8 2.2.1 ZigBee 協(xié)議的優(yōu)點 .9 2.2.2 ZigBee 協(xié)議存在的問題及解決方案 .9 2.2.3 ZigBee 協(xié)議應(yīng)用前景 .10 23 基于 ZIGBEE協(xié)議的芯片.

2、10 第三章 基于 ZIGBEE 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) .14 3.1 STC89C58RD+單片機概述.14 3.2 開發(fā)板的各個組成部分原理圖以及功能.15 3.2.1 單片機最小系統(tǒng)組成電路.15 3.2.2 串行口電平轉(zhuǎn)換部分.16 3.2.3 LED 部分 .17 3.2.4 開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分.17 3.2.5 鍵盤部分.18 3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊.19 3.4 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和開發(fā)板的 PCB 圖設(shè)計.20 3.4.1 開發(fā)板的 PCB 圖.20 3.4.2 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的 PCB 圖.22 第四章 硬件驅(qū)動程序和串行口調(diào)試工具 .24 4.1 硬件

3、驅(qū)動程序.24 4.1.1 主機端硬件驅(qū)動程序.24 4.1.2 移動端驅(qū)動程序.28 4.2 串行口調(diào)試工具.28 4.2.1 串行通信的基本原理 .28 4.2.2 程序設(shè)計原理 .30 第五章 總結(jié)與展望 .37 5.1 全文總結(jié).37 5.2 研究展望.38 致 謝 .39 參考文獻 .40 附錄 .41 摘 要 隨著人民生活水平的提高和生活方式的轉(zhuǎn)變，餐飲業(yè)具有巨大的投資市場，被 稱為中國的黃金產(chǎn)業(yè)。無線電子點菜系統(tǒng)是無線通信技術(shù)的典型應(yīng)用，把無線技術(shù) 用于餐飲業(yè)將會極大提高餐館的工作效率和服務(wù)質(zhì)量。 論文給出了無線電子點菜系統(tǒng)的完整的硬件平臺的設(shè)計和實現(xiàn)方案。整個系統(tǒng) 有主機端和移

4、動端兩部分組成，無線通信的雙方依托一定的硬件平臺，按照約定好 的協(xié)議來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。設(shè)計的硬件平臺時，首先詳細介紹了平臺將要用到的一些 芯片，然后使用 Protel 99 SE 設(shè)計出了系統(tǒng)的原理圖和 PCB(Print Circuit Broad,印刷 電路板)圖；在設(shè)計的硬件平臺的基礎(chǔ)上，依據(jù)所用芯片的編程原則，在 Windows 環(huán)境下，以 C51 語言為編程語言，開發(fā)出了無線通信系統(tǒng)的驅(qū)動程序來實現(xiàn)雙方約 定的通信協(xié)議。文中還附帶簡要介紹了用到的軟件開發(fā)工具，以及系統(tǒng)的局限性， 并提出了進一步改進的方案。 為了使整個系統(tǒng)更加完善，用 Visual C+ 6.0 開發(fā)了串口調(diào)試工具，實現(xiàn)

5、了將 遠端數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機并以窗口形式顯示和通過窗口形式將計算機上的數(shù)據(jù)發(fā)送到 遠端，基本達到了論文的設(shè)計目的。 關(guān)鍵詞 無線通信，ZigBee，單片機，nRF2401 Abstract Along with the enhancement of the level of the peoples lives and the transformation of the lifestyle, the dining industry which is called gold industry in China has the huge investment market. The wireless

6、electronic ordering food system is the typical use of the technology of wireless communication. Using the technology of wireless communication in the dining industry will largely improve the working efficiency and the grade of service. The present paper brings up the plan of the hardware design of t

7、he the wireless electronic ordering food system and how to realize. The overall system is made up of two parts, one is the main end and the other is the mobile end. Both sides of wireless correspondence depend on certain hardware platforms. They exchange data according to the protocol which both sid

8、es have agreed on before, and the data is transformed in specific frame form. When designing the hardware platform, first analyzes the CMOS chips that will be used in the system. Then, the paper uses Protel 99 SE to design the principle picture and the PCB picture of the system. In this foundation,

9、according to the programming rules of the CMOS chips used in the system, the paper exploits the driving program of the system using C51 programming language in the Windows operating system. By the way, this paper also briefly introduces the software development kits which will be used next， analyzes

10、 the limitations of system, and also proposes how to improve it. In order to make the entire system more comprehensive，the paper also exploits the serial debugging tool in Visual C+ 6.0 to display the data from remote end in the window on computer and send data to remote end in the window form. This

11、 basically achieves the goal. KEY WORLD wireless communication, ZigBee，Single-Chip Microcomputer, nRF2401 第一章 緒論 1.1 研究背景和意義 人類利用無線通信技術(shù)的歷史已經(jīng)有幾千年了，古時候用的烽火臺就是最原始 的無線通信。但這時候的無線通信技術(shù)還只是處于萌芽階段，只有到 19 世紀末意 大利人馬可尼發(fā)明無線電報開始，人類才真正開始大規(guī)模地利用無線通信技術(shù)1。 近數(shù)十年來隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)更是以日新月異的速 度向前發(fā)展，它也成為了通信領(lǐng)域的一個重點研究方向。 現(xiàn)

12、代的無線通信技術(shù)是建立在硬件電路的基礎(chǔ)上的，因此微電子技術(shù)2的發(fā)展 直接制約著無線通信技術(shù)的發(fā)展。回顧集成電路的發(fā)展歷程，我們可以看到，自發(fā) 明集成電路至今 40 多年以來，從電路集成到系統(tǒng)集成這句話是對 IC 產(chǎn)品從 SSI（Small Scale Integrated，小規(guī)模集成電路）到 VLSI（Very Large Scale Integrated 超大規(guī)模集成電路）今天特大規(guī)模集成電路發(fā)展過程的最好總結(jié)，即整個 集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)（System-on-board）到片上系統(tǒng) （System-on-a-chip）的過程。隨著集程度的提高，芯片的體積能耗和成本在逐步

13、 降低。這也使電子產(chǎn)品向便攜式和低端市場發(fā)展。 雖然微電子的發(fā)展歷史已經(jīng)有半個多世紀，但是射頻芯片12的發(fā)展卻是近幾 年的事。從分類上來看，射頻芯片屬于專用集成電路。目前國際上有很多專門生產(chǎn) 射頻芯片的公司，例如 Nordic 公司和 Chipcon 公司。這些芯片一般工作在免費頻 段，采用專門的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，內(nèi)部集成了很多電路。像 Nordic 公司的 NRF2401 芯片，它是單片射頻收發(fā)芯片，工作于 2.42.5GHz ISM（Industry Science medicine，工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振 蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通

14、過程序進行配置。芯片能耗非 常低，以-5dBm 的功率發(fā)射時，工作電流只有 10.5mA，接收時工作電流只有 18mA， 多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計更方便。其 DuoCeiverTM 技術(shù)使 nRF2401 可以使用 同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據(jù)。 無線電子點菜系統(tǒng)是無線通信技術(shù)的一個典型應(yīng)用。近些年來，隨著人民生活 水平的提高和生活方式的轉(zhuǎn)變，餐飲業(yè)具有巨大的投資市場，被稱為中國的黃金產(chǎn) 業(yè)。人們在消費過程中對服務(wù)質(zhì)量也有了更高的要求，同時餐館之間的激烈競爭也 促進了無線通信技術(shù)在餐飲業(yè)中的應(yīng)用。無線電子點菜系統(tǒng)的目的就是利用最先進 的 2.4GRF 無線通信技術(shù)、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫

15、技術(shù)34、以及觸摸屏的掌上電腦技 術(shù), 為餐飲業(yè)走向全面數(shù)字化提供了完整的解決方案。該系統(tǒng)能夠提高餐館檔次、 提高效率、自動結(jié)賬、避免人為錯誤、避免跑單、實時監(jiān)控餐館狀況、提供各種各 樣統(tǒng)計信息、精簡人手、管理庫存、提高服務(wù)品質(zhì)等，為餐飲行業(yè)帶來嶄新的管理 理念與服務(wù)手段,優(yōu)化業(yè)務(wù)流程,為客戶提供更好的服務(wù),實現(xiàn)企業(yè)價值最大化同時 又使成本最低化,是餐飲行業(yè)向信息化發(fā)展的一個重要標志。由于使用無線技術(shù)通 信，可以不用進行復雜的布線，這也大大降低了餐館的建設(shè)成本，減少了對線路維 護的開支。同時，無線通信的可以移動性也使服務(wù)員隨時可以和吧臺聯(lián)系。 無線電子點菜系統(tǒng)基于目前很熱門的技術(shù)嵌入式技術(shù)3，

16、依托一定的硬件 平臺。因此微電子技術(shù)的發(fā)展對系統(tǒng)的性能有很大的限制，目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā) 展到了 SOC（System On Chip，片上系統(tǒng)），集成度獲得了極大的提高。同時，芯 片的價格，體積和能耗進一步降低，這些都使無線電子點菜系統(tǒng)向移動化和大眾化 方向發(fā)展。可以說，隨著微電子技術(shù)的進一步發(fā)展，無線電子點菜系統(tǒng)仍然有很大 的發(fā)展空間。 1.2 無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 按照發(fā)射功率的不同，無線通信技術(shù)可分為短距離無線通信技術(shù)和長距離無 線通信技術(shù)，它們各自依托的硬件平臺和通信協(xié)議也有很大不同。幾種常見的長距 離無線通信系統(tǒng)如 GPRS 系統(tǒng)和我國即將投入使用的 3G 系統(tǒng)，它們都有一些共同

17、 的特點：使用專門的頻段，需要專門的公司進行運營。由于本系統(tǒng)要求傳輸距離有 限，而且對成本有限制，因此長距離無線通信協(xié)議不在考慮的范圍之內(nèi)，下面就重 點闡述幾種常見的短距離無線通信協(xié)議： 1 藍牙5 愛立信在 1994 年開始研究一種能使手機與其附件（如耳機）之間互相通信的 無線模塊，4 年后，愛立信、諾基亞、IBM 等公司共同推出了藍牙技術(shù)，主要用于 通信和信息設(shè)備的無線連接。藍牙工作頻率為 24GHz，有效范圍大約在 10m 半徑 內(nèi)。在此范圍內(nèi)，采用藍牙技術(shù)的多臺設(shè)備，如手機、微機、激光打印機等能夠無 線互聯(lián)，以約 1Mbs 的速率相互傳遞數(shù)據(jù)，并能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。目前藍牙技 術(shù)開發(fā)重

18、點是多點連接，即一臺設(shè)備同時與多臺（最多 7 臺）其他設(shè)備互聯(lián)。今后， 市場上不同廠商的藍牙產(chǎn)品將能夠相互聯(lián)通。 藍牙技術(shù)的應(yīng)用主要有以下 3 類： 1 語音數(shù)據(jù)接入是指將一臺計算機通過安全的無線鏈路連接到通信設(shè)備上， 完成與廣域網(wǎng)的連接。 2 外圍設(shè)備互連是指將各種設(shè)備通過藍牙鏈路連接到主機上。 3 PAN(Personal Area Net，個人局域網(wǎng))如圖 1 所示，主要用于個人網(wǎng)絡(luò)與信息 的共享與交換。 藍牙協(xié)議有以下技術(shù)特點： （1）藍牙工作在全球開放的 2.4GHz ISM 頻段； （2）使用跳頻頻譜擴展技術(shù)，把頻帶分成若干個跳頻信道（hop channel） ，在 一次連接中，無

19、線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個信道跳到另一個信道； （3）一臺藍牙設(shè)備可同時與其它七臺藍牙設(shè)備建立連接； （4）數(shù)據(jù)傳輸速率可達 1Mbit/s； （5）低功耗、通訊安全性好； （6）在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進行連接，沒有特別的通訊視角和方向要求； （7）支持語音傳輸； （8）組網(wǎng)簡單方便 正是由于藍牙協(xié)議有以上特點，藍牙產(chǎn)品涉及 PC、筆記本電腦、移動電話等信 息設(shè)備和 AV 設(shè)備、汽車電子、家用電器和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。藍牙的支持者們預(yù)言 說，一旦支持藍牙的芯片變得非常便宜，藍牙將置身于幾乎所有產(chǎn)品之中，從微波 爐一直到衣服上的紐扣。 但是藍牙的傳輸距離比較短，而且藍牙是一種還沒有完全成熟

20、的技術(shù)，盡管被 描述得前景誘人，但還有待于實際使用的嚴格檢驗。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速率也不是很 高，在當今這個數(shù)據(jù)爆炸的時代，可能也會對它的發(fā)展有所影響。目前主流的軟件 和硬件平臺均不提供對藍牙的支持，這使得藍牙的應(yīng)用成本升高，普及難度增大。 從以上各點綜合考慮，藍牙協(xié)議不適合本系統(tǒng)。 2 超寬帶技術(shù) UWB（Ultra Wide band）6 超寬帶技術(shù) UWB（Ultra Wide band）是另一個新發(fā)展起來的無線通信技術(shù)。 UWB 通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。窄脈沖（小于 1ns）產(chǎn)生極大帶寬 的信號。脈沖采用脈位調(diào)制（Pulse Position Modulation，PPM）或

21、二進制移相鍵 控（BPSK）調(diào)制。UWB 被允許在 31106GHz 的波段內(nèi)工作。它主要應(yīng)用在小范 圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種 新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于 100Mbs）的 LAN(Local Area Net，本地局 域網(wǎng))s 或 PANs。 軍事部門已對 UWB 進行了多年研究，開發(fā)出了分辨率極高的雷達。直到 2002 年 2 月 14 日，美國聯(lián)邦通信委員會才準許該技術(shù)進入民用領(lǐng)域。所以對于商業(yè)和 消費領(lǐng)域，UWB 還是新鮮事物。UWB 有可能在 10m 范圍內(nèi)，支持高達 110Mbs 的數(shù) 據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單

22、、經(jīng)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。雖然說 UWB 技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸距離相比藍牙技術(shù)已經(jīng)獲得很大提高，但是仍然不能滿足本系 統(tǒng)的技術(shù)要求。 3 ZigBee 17 Zigbee 是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)名稱。這一名稱來源與蜜蜂的八 字舞。其特點是近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于 自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。 ZigBee 協(xié)議的技術(shù)特點和應(yīng)用前景將在下一章詳細敘述。 4 IrDA (infrared data association，紅外數(shù)據(jù)標準協(xié)會)技術(shù)56 紅外線是波長在 750nm 至 1mm 之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光， 是一種人的

23、眼睛看不到的光線。由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差， 所以更適合應(yīng)用在需要短距離無線通訊的場合，進行點對點的直線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸 速率最快可達 16Mbps。IRDA 將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長的范圍限定在 850nm 至 900nm 之內(nèi)。IRDA 技術(shù)有以下特點： （1）它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和 軟件平臺所支持； （2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。 （3）主要是用來取代點對點的線纜連接； （4）新的通訊標準兼容早期的通訊標準； （5）小角度（30 度錐角以內(nèi)） ，短距離，點對點直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強 （6）

24、 傳輸速率較高，目前 4M 速率的 FIR 技術(shù)已被廣泛使用，16M 速率的 VFIR 技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。 雖然目前 IRDA 技術(shù)發(fā)展已經(jīng)很成熟，而且有很多公司的產(chǎn)品都支持這種協(xié)議。 但是由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以它只能用于視距傳輸， 傳輸距離比較短，因此也不適合本系統(tǒng)的技術(shù)要求。 綜合比較以上各個短距離無線通信協(xié)議的技術(shù)特點和本系統(tǒng)的要求，只有 ZigBee 協(xié)議能基本滿足要求。而且目前支持 ZigBee 協(xié)議的廠商比較多，技術(shù)發(fā)展 也很成熟，可以作成低成本的嵌入式產(chǎn)品。 1.3 論文的研究內(nèi)容 無線電子點菜系統(tǒng)的實現(xiàn)是建立在硬件電路的基礎(chǔ)上的，為了降低誤碼率，提 高頻率

25、資源的利用律，數(shù)據(jù)必須按照一定協(xié)議傳輸。在發(fā)送端，數(shù)據(jù)按照一定的格 式編碼，然后調(diào)制到一約定的頻率后發(fā)送；接受端將接收到的信號經(jīng)過解調(diào)和解碼 后，將數(shù)據(jù)還原。 本論文的研究內(nèi)容主要有兩部分組成： 1.經(jīng)過討論各種無線通信協(xié)議的特點和電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，提 出了基于 ZigBee 協(xié)議的硬件平臺。并詳細分析了平臺組成部分各自的原理以及功 能。 2.分析了平臺的編程規(guī)則，開發(fā)出了相應(yīng)的驅(qū)動程序。 1.4 內(nèi)容安排內(nèi)容安排 本文對無線電子電菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行了深入的研究，全文共分為五章，各 章節(jié)的內(nèi)容安排如下： 第一章介紹了本文的研究背景和各章節(jié)的內(nèi)容安排情況。 第二章介紹 ZigBe

26、e 協(xié)議的詳細內(nèi)容和一種基于 ZigBee 協(xié)議的芯片。 第三章在上一章的基礎(chǔ)上提出了自己的硬件平臺，詳細介紹了平臺的組成部分 和各自的功能。 第四章和第三章相對應(yīng)的，主要講了硬件平臺的驅(qū)動程序以及 PC 機端串行口調(diào) 試工具的開發(fā)，并簡單介紹了相應(yīng)的軟件開發(fā)工具。 第五章是總結(jié)與展望。對本文工作進行了總結(jié)，并探討可以進一步深入研 究的方向。 第二章 ZigBee7協(xié)議分析 ZigBee 協(xié)議是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 在標準規(guī)范制訂方面，主要是 IEEE 802.15.4 小組與 ZigBee Alliance 兩個 組織，兩者分別制訂硬體與軟體標準

27、。在 IEEE 802.15.4 方面，2000 年 12 月 IEEE 成立了 802.15.4 小組，負責制訂 MAC（Media Access Control,媒體存取控 制層）與物理層規(guī)范， 2003 年 5 月通過 802.15.4 標準；在 ZigBee 聯(lián)盟方面， ZigBee7聯(lián)盟是在 2002 年 10 月由 Honeywell、Mitsubishi、Motorola、Philips 與 Invensys 共同成立，ZigBee 聯(lián)盟負責制訂網(wǎng)路層、安全管理、應(yīng)用界面規(guī)范， 其次也肩負互通測試，目前 ZigBee 聯(lián)盟已推出第 1.0 版規(guī)范(Version 1.0)，成 員

28、已達 150 多個。 ZigBee 協(xié)議依據(jù) 802.15.4 標準89，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實 現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一 個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。IEEE802.15.4 規(guī)范是 一種經(jīng)濟、高效、低數(shù)據(jù)速率(=300030002 兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標準無縫集成。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Coordinator)自 動建立網(wǎng)絡(luò)，采用 CSMA-CA 方式進行信道存取。為了可靠傳遞，提供全握手協(xié)議。 安全性：Zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用 AES-128， 同時各個應(yīng)用可以靈活確定其安全

29、屬性，是網(wǎng)絡(luò)安全得到有效的保障。 實現(xiàn)成本低：模塊的初始成本估計在 6 美元左右，很快就能降到 1.52.5 美元， 且 Zigbee 協(xié)議是免專利費的。 協(xié)議套件緊湊而簡單：其具體實現(xiàn)的要求很低。Zigbee 協(xié)議套件的需求估計： 8 位微處理器，如 80C5110；全協(xié)議套件軟件需要 32K 字節(jié)的 ROM；最小協(xié)議套件 軟件大約 4K 字節(jié)的 ROM。 2.2.2 ZigBee 協(xié)議存在的問題及解決方案 802.15.4 標準是 ZigBee 協(xié)議的基礎(chǔ)，用它實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集，主要有以下兩 個問題： 1、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳感器節(jié)點時鐘需要同步，監(jiān)控系統(tǒng)的多傳感器信息融合時，上位 機需要知道每個原始

30、數(shù)據(jù)是何時采集的，采樣的觸發(fā)要求每個節(jié)點有統(tǒng)一的時鐘； 2、其通信速率較低，而且又受到接口通信速率的限制，加之受糾錯碼的編碼 效率影響，真正的數(shù)據(jù)發(fā)送量是很低的。 解決此問題可以通過如下的途徑： 傳感器節(jié)點采用 DSP 處理器，盡可能在傳 感器節(jié)點一級多做些數(shù)據(jù)處理工作，盡量減少原始數(shù)據(jù)的發(fā)送量，只發(fā)送有用信息。 例如，對于平穩(wěn)狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)可以不發(fā)送到上位機中，只發(fā)送可疑狀態(tài)前后的原 始數(shù)據(jù)，這樣就大大減少了數(shù)據(jù)的通信量。 2.2.3 ZigBee 協(xié)議應(yīng)用前景 ZigBee 協(xié)議特別適合數(shù)據(jù)吞吐量小，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資少，網(wǎng)絡(luò)安全要求較高， 不便頻繁更換電池或者充電的場合，預(yù)計將在消費類電子設(shè)備

31、，家庭智能化，工業(yè) 控制，醫(yī)療設(shè)備控制，農(nóng)業(yè)自動化和無線點菜系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。 消費類電子產(chǎn)品和家庭智能化將是 ZigBee 技術(shù)最有潛力的市場，家庭可以聯(lián) 網(wǎng)的設(shè)備包括電視，錄象機，PC 外設(shè)，兒童玩具，游戲機，門禁系統(tǒng)，窗戶和窗簾， 照明設(shè)備，空調(diào)設(shè)備和其他家用電器等。家用設(shè)備引進 ZigBee 協(xié)議后將極大改善 人們的居住環(huán)境和舒適度。 在工業(yè)控制領(lǐng)域，利用傳感器和 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，可是數(shù)據(jù)的自動采集，分析和 處理變得更加容易；可以作為決策輔助系統(tǒng)的重要組成部分，例如危險化學成分的 檢測，火警的早期檢測和預(yù)報，高速旋轉(zhuǎn)機器的檢測和維護。這些應(yīng)用不需要很高 的數(shù)據(jù)吞吐量和連續(xù)的

32、狀態(tài)更新，重點在于低功耗，可最大限度地延長電池的壽命， 減少 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的維護成本。 在醫(yī)學領(lǐng)域，利用傳感器和 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)可以準確，實時地監(jiān)測每個病人的血 壓，心率等情況，有助于醫(yī)生快速做出反應(yīng)，減少醫(yī)生查房的工作負擔，特別適合 對重，危病患者的監(jiān)護和治療。 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，利用傳感器可以將土壤溫度，氮濃度，PH 值，降水量，氣溫， 氣壓和采集信息的地理位置經(jīng)由 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)傳送到中央的控制部分，使農(nóng)民能及 早而且準確地發(fā)現(xiàn)問題，從而有助于保持并提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，減少發(fā)生災(zāi)害的概 率。 本系統(tǒng)是將 ZigBee 協(xié)議用于餐館的無線點菜系統(tǒng)，這樣能夠提高餐館檔次、 提高效率、

33、自動結(jié)賬、避免人為錯誤、避免跑單、實時監(jiān)控餐館狀況、提供各種各 樣統(tǒng)計信息、精簡人手、管理庫存、提高服務(wù)品質(zhì)等，為餐飲行業(yè)帶來嶄新的管理 理念與服務(wù)手段,優(yōu)化業(yè)務(wù)流程,為客戶提供更好的服務(wù),實現(xiàn)企業(yè)價值最大化同時 又使成本最低化,是餐飲行業(yè)向信息化發(fā)展的一個重要標志。 23 基于 ZigBee 協(xié)議的芯片145 2002 年 8 月 ZigBee 聯(lián)盟成立時 Honeywell，Invensys,三菱電器，摩托羅拉和 飛利浦等國際上知名的大公司就是 ZigBee 協(xié)議的支持者。目前，ZigBee 已經(jīng)吸引 了上百家芯片研發(fā)公司和無線設(shè)備制造公司，并且不斷有新的公司加盟這一聯(lián)盟。 現(xiàn)在國際上有很

34、多公司生產(chǎn)基于 ZigBee 協(xié)議的芯片，芯片的集成度也越來越高。 例如挪威的 Nordic 公司的 nRF 系列芯片，還有 Chipcon 公司的無線數(shù)據(jù)傳輸芯片 等。各個公司的芯片原理基本相同，編程規(guī)則大致相同，因此選用 Nordic 公司的 nRF2401，下面詳細敘述一下 nRF2401 芯片的特點。 nRF2401 無線收發(fā)一體芯片和藍牙一樣，都工作在 2.4GHZ 自由頻段，能夠在全 球無線市場暢通無阻。nRF2401 支持多點間通信，最高傳輸速率超過 1Mbit/s，而 且比藍牙具有更高的傳輸速度。它采用 SOC 方法設(shè)計，只需少量外圍元件便可組成 射頻收發(fā)電路。與藍牙不同的是，

35、nRF2401 沒有復雜的通信協(xié)議，它完全對用戶透 明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信。更重要的是，nRF2401 比藍牙產(chǎn)品更便宜。所以 nRF2401 是業(yè)界體積最小、功耗最少、外圍元件最少的低成本射頻系統(tǒng)級芯片。 nRF2401 的引腳排列如圖 2.2（頂視圖）所示。它采用 5mm5mm 的 24 引腳 QFN 封裝。nRF2401 的主要特點如下： 圖 2.2 nRF2401 的引腳排列 (1)采用全球開放的 2.4GHZ 頻段，有 125 個頻道，可滿足多頻及跳頻需要； (2)速率（1Mbps）高于藍牙，且具有高數(shù)據(jù)吞吐量； (3)外圍元件極少，只需一個晶振和一個電阻即可設(shè)計射頻電路； (

36、4)發(fā)射功率和工作頻率等所有工作參數(shù)可全部通過軟件設(shè)置； (5)電源電壓范圍為 1.9-3.6V，功耗很低； (6)電流消耗很小，-5dBm 輸出功率時的典型峰值電流為 10.5mA； (7)芯片內(nèi)部設(shè)置有專門的穩(wěn)壓電路，因此，使用任何電源（包括 DC/DC 開關(guān)電 源）均有很好的通信效果； (8)每個芯片均可以通過軟件設(shè)置最多 40bit 地址，而且只有收到本機地址時才 會輸出數(shù)據(jù)（提供一個中斷指示），同時編程也很方便； (9)內(nèi)置 CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗）16糾檢錯硬件電路和協(xié) 議； (10)采用 DuoCever 技術(shù)可同時接收兩個 nRF2

37、401 的數(shù)據(jù)； (11)采用 ShockBurst TM 模式時，能適用極低的功率操作和不嚴格的 MCU 執(zhí)行； (12)無需外部 SAW 濾波器； (13)可 100%RF 檢驗； (14)帶有數(shù)據(jù)時隙和數(shù)據(jù)時鐘恢復功能。 nRF2401 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及外部組成框圖如圖 2.3 所示，下面介紹其工作原理。 圖 2.3 nRF2401 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及外部組成框圖 1 ShockBurst TM16模式 nRF2401 的 ShockBurst TM 模式采用片上 FIFO(First-In First-Out，先進先)出來 進行低數(shù)據(jù)率的時鐘同步和高數(shù)據(jù)率的傳輸，因此極大的降低了功耗。

38、ShockBurst TM 發(fā)射主要通過 MCU 接口引腳 CE、CLK1 和 DATA 來完成。當 MCU 請求發(fā)送數(shù)據(jù)時，置 CE 為高電平，此時的接收機地址和有效載荷數(shù)據(jù)作為 nRF2401 的內(nèi)部時鐘，可用請求協(xié)議或 MCU 將速率調(diào)至 1Mbps；置 CE 為低電平可激活 ShockBurst TM 發(fā)射。 ShockBurst TM 接收主要使用 MCU 接口引腳 CE、DR1、CLK1、DATA 來實現(xiàn)。當 正確設(shè)置射頻包輸入載荷的地址和大小后，置 CE 為高電平可激活 RX。此后便可在 nRF2401 監(jiān)測信息輸入 200，若收到有效數(shù)據(jù)包，則給 MCU 一個中斷并置 DR1

39、為高電平，以使 MCU 以時鐘形式輸出有效載荷數(shù)據(jù)，待系統(tǒng)收到全部數(shù)據(jù)后, nRF2 401 再置 DR1 為低此時如果 CE 保持高電平，則等待新的數(shù)據(jù)包。若 CE 置低電平 ，則開始接收新的序列 nRF2401 的 DuoCeiver TM17技術(shù)為 RX 提供了兩個獨立的專用數(shù)字信道，因而 可代替兩個單獨接收系統(tǒng)。圖 4 所示是 DuoCeiver TM 同時雙接收信道結(jié)構(gòu)圖。 nR F2401 可以通過一個天線接口從相隔 8MHZ 的兩 1Mbps 接收機上接收數(shù)據(jù)。同時將兩 個數(shù)字信道的輸出反饋到兩個單獨的 MCU 接口。具體的兩個信道如下: 圖 2.4 DuoCeiver TM 同

40、時雙接收信道結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字信道:CLK1,DATA,DR1； 數(shù)字信道:CLK2,DOUT2,DR2； 應(yīng)當說明的是,數(shù)字信道 2 的頻率只有在比數(shù)字信道 1 的頻率高出 8MHZ 時， 才能保證正常接收。 第三章 基于 ZigBee 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 目前，51 系列單片機非常流行，而且資料眾多，因此選用 51 系列單片機作為開 發(fā)板的 MCU，通過附加一定的外圍電路后，來和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通信，實現(xiàn) 數(shù)據(jù)的無線傳輸。 3.1 STC89C58RD+10單片機概述 STC89C58RD+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾，高速，低功耗 的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 80

41、51 單片機，12 時鐘/機器周期和 6 時鐘/機器 周期可任意選擇。 它具有以下特點： 1. 增強型 6 時鐘/機器周期，12 時鐘/機器周期 8051 CPU（Central Process Unit，中央處理器） 。 2. 工作電壓：5.5V - 3.4V（5V 單片機） 3. 工作頻率范圍：0 - 40 MHz，相當于普通 8051 的 080MHz.實際工作頻 率可達 48MHz. 4. 用戶應(yīng)用程序空間 32K 字節(jié) 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM（Random Access Memory，隨機存儲器） 。 6. 通用 I/O 口 32 個，復位后為： P1/P2/P3 是

42、準雙向口/弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） ，P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器/ 仿真器 可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序 3 秒即可完成一片 8. EEPROM 功能 9. 看門狗 10.共 3 個 16 位定時器/計數(shù)器，其中定時器 0 還可以當成 2 個 8 位定時器使 用 11.外部中斷 4 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中 斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12. 通用 UART（Unive

43、rsal Asynchronous Receiver/Transmitter ，通用串行接口） ， 還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART 14.工作溫度范圍： 0 - 75 / -40 - +85 15.封裝： PDIP-40，PLCC-44,PQFP-44 使用這種單片機做開發(fā)板，最大的優(yōu)勢就在于它支持 ISP，這樣不用購買昂貴 的編程器/ 仿真器，直接通過串口線就能實現(xiàn)在線編程。而且內(nèi)部集成了看門狗和 Flash，簡化了 PCB 板的制作。指令代碼與 51 單片機兼容，這樣可以用常用的 51 單片機軟件開發(fā)工具開發(fā)驅(qū)動程序。 3.2 開發(fā)板的各個組成部分原理圖以及功能 整個開發(fā)板是由單片機最

44、小系統(tǒng)和它的一些外圍電路組成，單片機最小系統(tǒng)做 為整個開發(fā)板的控制中心，控制各個外圍電路協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)設(shè)計的功能。整 個系統(tǒng)原理圖見附錄 2，下面詳細敘述各個組成部分的原理及各自實現(xiàn)的功能。原 理圖由 Protel 99SE1819繪制。 3.2.1 單片機最小系統(tǒng)組成電路 單片機最小系統(tǒng)是整個開發(fā)板的控制中心，它由電源，復位電路和晶振組成。 電源采用 5V 供電，晶振為 12MHZ。為了便于調(diào)試，將 P0.4-P0.7 和發(fā)光管相連，發(fā) 光管為共陽極連接，這是因為開發(fā)板初上電或者或者復位后，所有的 I/O 口均為高 電平。由于不使用外部存儲器，因此將 EA 接高電平。為了方便調(diào)試和降低成

45、本， 因此選用 USB（Universial Serial Bus,通用串口總線）方式供電。USB 的即插即 用特性，使對開發(fā)板供電非常方便。圖 3.1 所示為單片機最小系統(tǒng)。 圖 3.1 單片機最小系統(tǒng) 3.2.2 串行口電平轉(zhuǎn)換部分 大多數(shù) PC 機都有一個串行通訊端口 RS-232 用于兩臺計算機間進行串行通訊。 RS - 232 通訊接口是一種標準化的串行接口，是為 DTE(Data Terminal Equipment，遠程通訊連接終端設(shè)備)與 DCE (Data Communication Equipment，數(shù) 據(jù)通訊設(shè)備)定義的物理接口。RS-232 采用非平衡連接(又稱為單端

46、線路)，在這個 線路中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。為 了提高抗干擾能力和增加傳送距離，RS 一 232 的每個腳線的信號和電平規(guī)定采用負 邏輯電平，DC(-15 一 5V)規(guī)定為邏輯“1”,DC(+ 5+15V)規(guī)定邏輯“0”, DC(-5 一+5V 規(guī)定為過渡區(qū))。由于單片機的輸入、輸出電平為 TTL 電平，與 PC 機 RS-232 標準串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實現(xiàn)單片機與 PC 機之間的數(shù)據(jù)通讀，必 須進行電平轉(zhuǎn)換。選用的電平轉(zhuǎn)換芯片為 MAX232，它的工作電壓為+5V，和單片機 的工作電源相同。 由于 STC89C58RD+單片機支持 IS

47、P 下載，因此通過這個串行口既可以用來和 PC 機通信，又能將程序下載到單片機，不用購買昂貴的編程器。圖 3.2 所示為串口電 平轉(zhuǎn)換部分。 圖 3.2 串口電平轉(zhuǎn)換部分 3.2.3 LED 部分 由于單片機復位后，各個引腳輸出都為高電平，因此選用共陰極的 LED 數(shù)碼管。 每個數(shù)碼管的使能端 com1,com2,com3,com4 分別接到 P1.0,P1.1,P1.2,P1.3，當向 使能端輸出低電平，即可選通相對應(yīng)的數(shù)碼管。74LS244 為三態(tài)輸出的八組緩沖器 和總線驅(qū)動器,選用的四位八段數(shù)碼管本身已經(jīng)集成了譯碼器，這樣既簡化了線路的 連接，又降低了錯誤發(fā)生的概率。圖 3.3 為 LE

48、D 部分。 圖 3.3 LED 部分 3.2.4 開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分 這一部分有兩部分組成：由于 nRF2401 的工作電壓為 1.9V-3.6V，工作電壓超 過 3.6V 就會燒壞芯片。而開發(fā)板的電源為 5V，因此為了使系統(tǒng)工作，必需要有 5V 電平轉(zhuǎn)換為 3.3V 電平的部分。為了實現(xiàn)這一過程，選用 LM1117-MAX3.3 作為核心 芯片。LM1117 是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列，其壓差在 1.2V 輸出，負載電流為 800mA 時為 1.2V。LM1117 提供電流限制和熱保護，電路包含 1 個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參 考電壓以確保輸出電壓的精度在1%以內(nèi)。LM1117 系列具

49、有 LLP、TO-263、SOT- 223、TO-220 和 TO-252 D-PAK 封裝；此外為了使兩個模塊直接相連，將 P2 口的部 分引腳用排針引到一起，排針間距為 100mil,標準 DIP 插針。圖 3.4 為開發(fā)板和 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分，圖 3.5 為 5V 電平轉(zhuǎn) 3.3V 電平部分。 圖 3.4 開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分 圖 3.5 5V 電平轉(zhuǎn) 3.3V 電平部分 3.2.5 鍵盤部分 圖 3.6 鍵盤部分 鍵盤部分用來實現(xiàn)人機通信。有四個按鍵開關(guān)構(gòu)成，分別為 S5(P3.3/INT1), S6(P3.4/T0), S7(P3.5/T0), S5(P3.2/I

50、NT0),正常情況下均為高電平。當鍵按下后， 輸出為低電平。由于四個鍵盤的組成一樣，這里只畫出了 S5 的電路圖。圖 3.6 為 鍵盤部分。 3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 通過仔細的比較和反復的論證后，決定選用 nRF2401 芯片作為無線模塊的核心 芯片，它的特點在上一章已經(jīng)詳細論述，這里不在重復。nRF2401 芯片的典型應(yīng)用 電路如圖 3.7 所示。 圖 3.7 nRF2401 芯片的典型應(yīng)用電路 從圖 11 可以看出，只需要很少外圍電路就可以組成無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。 它與開發(fā)板的接口電路為圖 3.8 各個接口的要求如下： (1) VCC 腳接電壓范圍為 1.9V3.6V 之間，不能在這個區(qū)間

51、之外，超過 3.6V 將會燒毀模塊。推薦電壓 3.3V 左右。 (2) 除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機 IO 口直 接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。當然對 3V 左右的單片機更加適用了。 (3) 硬件上面沒有 SPI 的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機 IO 口模擬 SPI 不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機 IO 口就可以了，當然用串 口也可以了。 (4)6 腳，12 腳為接地腳,需要和開發(fā)板的邏輯地連接起來。 圖 3.8 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與開發(fā)板的接口電路 3.4 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和開發(fā)板的 PCB 圖設(shè)計 PCB 板是一塊絕緣材料，在表面合理安放各

52、種電子元件，并安排連接電子元件 引腳間的銅膜導線，在不同的表面間有連接不同表面的銅導孔。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展進步，PCB 在復雜程度和應(yīng)用范圍方面都有了長足的 進步，按復雜程度來分，可以將 PCB 板分為 3 類：1.單面印刷電路板；2.雙面印刷 電路板；3.多層印刷電路板。為了方便布線，本系統(tǒng)所用的開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊均為雙層印刷電路板。 PCB 的生成主要由四個過程組成：其一是原理圖的生成；其二是根據(jù)已經(jīng)生成 的原理圖產(chǎn)生對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表是 PCB 圖和原理圖的紐帶；第三步是新建一個 PCB 文件，并導入網(wǎng)絡(luò)表；第四步是將合理布局元件，并用導線將元件的引腳連起 來。 3.4.

53、1 開發(fā)板的 PCB 圖 將開發(fā)板的原理圖按照以上的步驟生成相應(yīng)的 PCB 圖。如圖 3.9 所示： 在 PCB 圖設(shè)計的所有過程中，原理圖在上一節(jié)已經(jīng)生成。網(wǎng)絡(luò)表的生成也比較 簡單。由于 PCB 圖上使用元件的封裝來代表元件，因此原理圖中各個元件都要明確 有自己的封裝方式，而且在繪制 PCB 圖前必須將用到的封裝所在的封裝庫調(diào)入。否 則，在調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表的過程中將會出現(xiàn)元件丟失的錯誤。 圖 3.9 開發(fā)板的 PCB 圖 開發(fā)板上主要用到兩個封裝庫：Advpcb.ddb 和 Miscellaneous.ddb.另外由于 USB 電源接口，電源開關(guān)，鍵盤和四位八段數(shù)碼管沒有對應(yīng)的封裝，因此需要使用

54、元件庫編輯器建立新元件封裝。圖 3.10 為鍵盤封裝，圖 3.11 為 USB 封裝，圖 3.12 為開關(guān)封裝，圖 3.13 為四位八段數(shù)碼管封裝。 圖 3.10 鍵盤封裝 圖 3.11 USB 封裝 圖 3.12 開關(guān)封裝 圖 3.13 四位八段數(shù)碼管封裝 各個元件的封裝的引腳的序號必須和原理圖中引腳的序號保持一致，不然將會 在調(diào)如網(wǎng)絡(luò)表過程中出現(xiàn)管腳丟失的錯誤。 下面再重點分析一下布線的過程。 布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的，在 整個 PCB 中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。本系統(tǒng)的 PCB 布線為雙面布線，布線的方式有兩種：自動布線及

55、交互式布線。但由于自動布線效 果不好，往往實際的效果和預(yù)計效果有很大的出入，因此全部使用交互式布線。布 線過程中充分考慮到如何降低元件字之間互相的干擾。 首先根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻，它們 的關(guān)系是：地線電源線信號線。同時使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向 一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。線條有講究：有條件做寬的線決不做細；高壓 及高頻線應(yīng)園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。 由于采用雙層設(shè)計，因此不可避免地將會使用到過孔。過孔太多，沉銅工藝稍 有不慎就會埋下隱患。所以，設(shè)計中應(yīng)盡量減少過線孔。此外，應(yīng)該合理布置電源 濾波/退耦電容：一般在原理圖中僅

56、畫出若干電源濾波/退耦電容，但未指出它們各 自應(yīng)接于何處。其實這些電容是為開關(guān)器件(門電路)或其它需要濾波/退耦的部件 而設(shè)置的，布置這些電容就應(yīng)盡量靠近這些元部件，離得太遠就沒有作用了。 3.4.2 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的 PCB 圖 由于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的核心芯片工作在 2.4GHZ，因此在設(shè)計 PCB 圖時對干擾 的控制要格外重視。在 PCB 設(shè)計時，必須考慮到各種電磁干擾，注意調(diào)整電阻、電 容和電感的位置，特別要注意電容的位置。 nRF2401 的 PCB 為雙層板，底層一般不放置元件，頂層的空余地方敷上銅，這 些敷銅通過過孔與底層的地相連。nRF2401 的供電電源應(yīng)通過電容隔開，這樣有

57、利 于給 nRF2401 提供穩(wěn)定的電源。在 PCB 中，盡量多打一些通孔，使頂層和底層的地 能夠充分接觸。nRF2401 模塊的 PCB 如圖 3.14 所示。 圖 3.14 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的 PCB 圖 第四章 硬件驅(qū)動程序和串行口調(diào)試工具 驅(qū)動程序是硬件電路的靈魂，沒有驅(qū)動的硬件電路是沒有用的。STC89C58RD+ 是 51 類單片機，可以像開發(fā)其他 51 單片機驅(qū)動一樣開發(fā)它的驅(qū)動程序。單片機軟 件開發(fā)平臺選擇比較流行的 Keil uVision2，因為現(xiàn)在關(guān)于 Keil uVision2 軟件的 資料很多，這樣上手就會很快。 串行口調(diào)試工具是用來將 PC 機上的數(shù)據(jù)通過串行口發(fā)送

58、到單片機，和 PC 機接 收從單片機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。選用 Visual C+ 6.0 來開發(fā)串行口調(diào)試工具， Visual C+ 6.0 是微軟公司推出的一款優(yōu)秀開發(fā)工具，代碼緊湊，運行速度快，而 且比較適合低層開發(fā)。 4.1 硬件驅(qū)動程序 整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有兩部分組成：與 PC 機相連的開發(fā)板為主機端，它不能移 動，接收從機端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并向從機端發(fā)送指令；可以移動的為從機端，它 由開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。由于兩端的地位和功能不同，因此對應(yīng)的驅(qū)動 程序也不同。 使用 Keil uVision2 開發(fā)硬件驅(qū)動程序，它支持眾多不同公司的 MCS51 架構(gòu)的 芯片，它集編輯，編譯，仿真等

59、于一體，同時還支持，PLM，匯編和 C 語言的程序 設(shè)計，它的界面和常用的微軟 VC+的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序， 軟件仿真方面也有很強大的功能。因此很多開發(fā) 51 應(yīng)用的工程師或普通的單片機 愛好者，都對它十分喜歡。51 的編程語言常用的有二種，一種是匯編語言，一種 是 C 語言。匯編語言的機器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強，復雜一點的程 序就更是難讀懂，而 C 語言在大多數(shù)情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當， 但可讀性和可移植性卻遠遠超過匯編語言，而且 C 語言還可以嵌入?yún)R編來解決高 時效性的代碼編寫問題。對于開發(fā)周期來說，中大型的軟件編寫用 C 語言的開發(fā) 周期通常

60、要小于匯編語言很多。綜合以上 C 語言的優(yōu)點，在開發(fā)時選擇了 C51 語言. 4.1.1 主機端硬件驅(qū)動程序 主機端的硬件驅(qū)動程序主要有兩種功能：實現(xiàn)開發(fā)板通過串行口和 PC 機通信； 實現(xiàn)開發(fā)板通過某些 I/O 口和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通信。 STC89C58RD+單片機的串行口是一個全雙工通信接口，即能同時進行發(fā)送和接 收，它可以作 UART 用，也可以作為同步移位寄存器用，其禎格式和波特率可以通 過軟件編程來設(shè)置，在使用上非常方便。 STC89C58RD+單片機串行口的工作方式和波特率由控制寄存器 SCON 和特殊功能 寄存器 PCON 組成。 串行口控制寄存器 SCON： D7D6D5