畢業(yè)論文煙花無線遙控點火器

畢業(yè)論文煙花無線遙控點火器全文上頁邊距:上下各2.54厘米、左右各3.17厘米分類號:XXX.XUDC:D10621-408-(2006)0117-0密級:公開編號:2002022233可以～但太多那～～～成都信息工程學(xué)院學(xué)位論文煙花無線遙控點火器論文作者姓名:申請學(xué)位專業(yè):申請學(xué)位類別:指導(dǎo)教師姓名,職稱,:論文提交日期:2006年6月9日煙花無線遙控點火器摘要本文主要介紹煙花無線遙控點火系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用無線編/解碼方式傳輸，由單片機作為主控制器。發(fā)射部分由單片機控制部分、無線發(fā)送部分、ZLG鍵盤部分及LCD顯示部分組成;接收部分由單片機控制部分、無線接收部分、獨立鍵盤部分、LED顯示部分及煙花燃放控制部分組成。該遙控系統(tǒng)使用專用無線收發(fā)芯片傳輸，避免了傳統(tǒng)的有線控制系統(tǒng)布線的麻煩，解決了在大量煙花燃放時，需要大量人工布線的問題。較大的遙控距離保證了在煙花燃放時具有相當(dāng)高的的安全性。使用單片機多地址識別技術(shù)，每個分機設(shè)置不同的地址，從機應(yīng)答呼叫主機的時候互不干擾。采用無線CRC校驗傳輸方式，呼叫時誤碼率低。系統(tǒng)容量大，擴展十分方便。基于nRF401無線收/發(fā)芯片的微控制器串口多機通信的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法，可以方便地實現(xiàn)微控制器數(shù)字信號的載頻傳播，使微控制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸成為可能。該系統(tǒng)所用元件為高集成度的芯片，整個系統(tǒng)電路簡潔、性能穩(wěn)定。關(guān)鍵詞:AT89S52、nRF401、無線遙控、串口通信、CRC算法AbstractThistextismaintointroducethesmallscopelead-inreceivestosendouttemperaturecontrolsystem,itcontrolswiththemicro-computerprimarilypart,thelead-insendsouttoreceivethelordcontrolspart,thelead-insendsouttoreceivethetemperatureexaminationpart,sevenfigurestubemanifestationthatthepartconstitutes.Accordingtothelead-inofnRF401accepts/hairpiecedesignoftinymachineacorrespondencewayofthinkingwithrealizemethod.Thistextintroducesthefireworksandlightsafiretothesystemwirelesslyremotelymainly,shouldadoptandarrange/decodethewaytotransmitwirelesslysystematically,regardedasthemastercontrollerbytheone-chipcomputer.Theone-chipcomputercontrolssome,sendsome,ZLGkeyboard'spartandLCDtoshowandmakeupwirelesslypartlytolaunchsome;Theone-chipcomputercontrolssome,receivesome,partoftheindependentkeyboard,LEDtoshowsomeandfireworksandsetoffandcontrolmakingupwirelesslypartlytoreceivesome.It'stimeforandcontrolthesystemremotelyanduseandreceiveanddispatchthechiptotransmitspecial-purposeandwirelessly,hasavoidedthetroublethatthetraditionalwired第X頁共X頁controlsystemconnectsup,solveitwhenalargenumberoffireworksaresetoff,needalargenumberofartificialquestionsthatconnectup.Thedistanceoflargerremotecontrolhasguaranteedtohaveasecurityofthequitehighonewhenthefireworksaresetoff.Usethemanyaddressesrecognitiontechnologyoftheone-chipcomputer,setupdifferentaddresseseachextension,replyinterferingeachotherfromthemachinewhilecallingoutthehostcomputer.AdoptwirelessCRCcheck-uptransmissionmeans,oneyardofratesislowtocalloutmistiming.Thesystematiccapacityislarge,itisveryconvenienttoexpand.OnthebasisofnRF401wirelessmentalityofdesigningandimplementationmethodthataccepts/sendsmanymachinecommunicationofonebunchofmouthsoflittlecontrollerofthechip,canrealizeconvenientlythecarrierfrequencyofthedigitalsignalofthelittlecontrollerspreads,makethewirelessdatatransmissionbetweenthelittlecontrollersbecomepossible.Thecomponentthatthissystemusesisachipofthehighintegratedlevel,thewholesystemcircuitissuccinct,performanceissteady.Keywords:AT89S52、nRF401、wirelesstelecontrol、seriescommunicate、crcarithmetic第X頁共X頁目錄摘要................................................................................................................................................11系統(tǒng)總體設(shè)計要求及內(nèi)容...............................................................................................................51.1系統(tǒng)總體設(shè)計要求...............................................................................................................51.2系統(tǒng)主要設(shè)計內(nèi)容...............................................................................................................51.3系統(tǒng)可行性分析...................................................................................................................52系統(tǒng)基本工作原理............................................................................................................................63系統(tǒng)設(shè)計部分....................................................................................................................................83.1系統(tǒng)框圖................................................................................................................................83.2系統(tǒng)硬件實現(xiàn)方案...............................................................................................................83.2.1微處理器AT89S52單片機......................................................................................83.2.2nRF401無線收/發(fā)芯片:.......................................................................................93.2.312232LCD顯示模塊.............................................................................................133.2.4ZLG7290I2C接口鍵盤控制模塊........................................................................133.3系統(tǒng)軟件實現(xiàn)方案.............................................................................................................173.3.1CRC校驗.....................................................................................................................3.3.2單片機多機通信........................................................................................................193.3.3ZLG7290鍵盤及LCD顯示.................................................................................214系統(tǒng)綜合調(diào)試..................................................................................................................................284.1系統(tǒng)硬件調(diào)試......................................................................................................................281.MCU部分:......................................................................................................................282.LCD液晶顯示部分:......................................................................................................293.ZLG鍵盤控制部分:......................................................................................................294.NRF401發(fā)射部分:.......................................................................................................294.2系統(tǒng)軟件調(diào)試......................................................................................................................304.3系統(tǒng)可擴展方案...................................................................................................................324.4系統(tǒng)操作說明........................................................................................................................33結(jié)論..............................................................................................................................................33參考文獻(xiàn)..............................................................................................................................................34附錄..............................................................................................................................................34致謝..............................................................................................................................................34聲明..............................................................................................................................................35第X頁共X頁引言現(xiàn)代世界是一個高速自動化的世界，各種各樣的設(shè)備除了可以與計算機聯(lián)機外，還可以互相聯(lián)機，而最簡單的自動化聯(lián)機方式就是使用串行通訊。隨著時代的進(jìn)步，它并沒有被取代，反倒是逐漸被廣泛應(yīng)用。如今，在許多的場合有線連接的方式已經(jīng)不能滿足科技的高速發(fā)展。無線技術(shù)正以一種快速的速度進(jìn)入許多產(chǎn)品，它與有線相比主要有成本低，攜帶方便，省去有線布線的煩惱。特別適用于手持設(shè)備的通信、電池供電設(shè)備、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽身份識別、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信。在如此多的無線系統(tǒng)應(yīng)用中，無線通信自然顯得特別重要，無線通信的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性、誤碼率、以及系統(tǒng)運行的速度。社會的發(fā)展，煙花燃放成為人們娛樂的一種方式，煙花燃放的安全性和易控性就顯得特別重要。通過對市場的觀察，煙花遙控產(chǎn)品不多，本文以次出發(fā)，設(shè)計了一種適用的煙花遙控系統(tǒng)。本文介紹了無線遙控系統(tǒng)在煙花燃放控制中的一種應(yīng)用。該系統(tǒng)采用無線編解碼傳輸方式，采用無線收發(fā)模塊與單片機的硬件接口，點對多點無線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)打包格式、解包程序、主機、從機通信以及相關(guān)鍵盤、顯示控制軟件設(shè)計。使用單片機多地址識別技術(shù)，每個分機設(shè)置不同的地址，系統(tǒng)采用無線CRC編解碼傳輸方式，呼叫時誤碼率低，呼叫主機的時候互不干擾，系統(tǒng)容量大，擴展十分方便?；趎RF401無線收/發(fā)芯片的微控制器串口多機通信的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法，可以方便地實現(xiàn)微控制器數(shù)字信號的載頻傳播，使微控制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸成為可能。該遙控系統(tǒng)解決了大量煙花燃放需要大量布線的問題，較遠(yuǎn)的遙控距離保證了在煙花燃放是具有更好的安全性。本文所設(shè)計的遙控系統(tǒng)使用專用射頻無線收發(fā)芯片傳輸，避免了傳統(tǒng)的有線控制系統(tǒng)布線麻煩和改建麻煩的問題。該系統(tǒng)所用元件為高集成度的芯片，整個系統(tǒng)電路簡潔、性能穩(wěn)定。由于本系統(tǒng)由兩個人共同完成，本人負(fù)責(zé)該系統(tǒng)主機(發(fā)射、控制)部分，故本文只介紹主機部分。第X頁共X頁煙花無線遙控點火器-------------------------主機部分1系統(tǒng)總體設(shè)計要求及內(nèi)容1.1系統(tǒng)總體設(shè)計要求一、設(shè)置兩種控制方式:自動控制、手動控制。二、實現(xiàn)對煙花燃放間隔時間的控制，且間隔可調(diào)。三、控制距離100米，控制接收器組數(shù)10組。四、要求友好的人機界面?？刂圃O(shè)置簡單、方便、準(zhǔn)確。1.2系統(tǒng)主要設(shè)計內(nèi)容一、按照要求設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖、電路原理圖。二、繪制PCB板圖，制作PCB板，并將元件焊接好，檢查確保硬件連接正確。三、根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求及硬件框圖確定軟件流程圖并編寫相應(yīng)軟件。四、用焊接好電路對功能電路做軟、硬件模塊調(diào)試，再系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)。五、論文撰寫。1.3系統(tǒng)可行性分析遙控技術(shù)是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制。常用的方式有有線遙控、紅外線、超聲波遙控、載波通信、無線尋呼與無線電遙控等。常規(guī)的有線遙控需進(jìn)行專門的布線，增加了投入;而紅外線、超聲波遙控則受距離所限。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍，存在距離問題，應(yīng)用范圍有限?；跓o線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜，其遙控的距離基本不受限制，但該方式不具備很高的可靠性，而且受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性。無線電遙控即是利用無線電信號對被控物體實施遠(yuǎn)距離控制，不需進(jìn)行專門的布線，傳輸距離也相當(dāng)大，對距離有要求的控制系統(tǒng)，該方式具有相當(dāng)優(yōu)越性。綜上，無線遙控是一種廉價，可靠的遙控方式。系統(tǒng)的操作指令在控制端通過ZLG鍵盤設(shè)定，并采用LCD顯示，具有友好用戶界面。被控端接收相應(yīng)數(shù)字信號，由MCU進(jìn)行接收識別。由于控制數(shù)量大，本系統(tǒng)采用多機通信方式遙控，采用單片機多地址識別技術(shù)，每個分機通過鍵盤設(shè)置不同的地址，呼叫主機的時候互不干擾;采用無線CRC編解碼傳輸方式，呼叫時誤碼率低;系統(tǒng)容量大，擴展十分方便。基于nRF401無線收/發(fā)芯片的微控制器串口多機通信的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法，可以方便地實現(xiàn)微控制器數(shù)字信號的載頻傳播，使微控制器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸成為可能。接收分機用接收信息去控制煙花燃放，完成整個控制過程。所以，本系統(tǒng)的初步設(shè)計方案在理論上可行。第X頁共X頁2系統(tǒng)基本工作原理本系統(tǒng)采用單片機實現(xiàn)對煙花燃放的遠(yuǎn)程控制，通過無線發(fā)射接收模塊接收控制信息，實現(xiàn)對燃放間隔的控制?？刂品绞椒肿詣涌刂婆c手動控制兩種。在自動方式下，煙花按照程序設(shè)定間隔有規(guī)律燃放，無需人為干涉。手動方式下，需要人工單獨控制每一組，這種方式主要用在對燃放間隔有特殊要求的場合，如禮儀煙花的燃放(注:禮儀煙花能夠在燃放后，在空中顯示漢字，圖形，故需與下一個煙花有較大燃放間隔)。主機通過鍵盤和液晶設(shè)置控制信息，具有良好人機界面。從機使用單片機多地址識別技術(shù)，每個分機通過外部鍵盤設(shè)置不同的分機地址，從機被動接受與本分機地址相同的控制信息并執(zhí)行煙花燃放?？刂迫挤牌骷捎脽熁▽Ｓ命c火頭，很容易實現(xiàn)煙花燃放。系統(tǒng)總體框圖如下:液晶顯示模塊NRF401接發(fā)送收模塊MCZLG7290鍵盤模塊U圖1.1主機發(fā)射框圖LED顯示模塊10組煙花nRF401煙接收模塊1#接收花M點.火本機地址C頭.設(shè)置鍵盤U10#圖1.2從機接收框圖.從系統(tǒng)框圖圖1.1、圖1.2可以看出，控制電路完成的功能比較單一，主要完成鍵值輸10#入與顯示，而MCU承擔(dān)了系統(tǒng)大部分的工作，是本設(shè)計的重點;發(fā)射接收模塊的設(shè)計是難點，關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。關(guān)于系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計將后文作詳細(xì)介紹。第X頁共X頁3方案設(shè)計與論證3.1CPU選擇方案論證方案一:選用DSP器件。DSP器件具有較高的集成度，是高速的CPU，有很大容量的存儲器，有相當(dāng)高速的數(shù)據(jù)運算能力。但DSP器件價格高昂，開發(fā)工具較少，用于本題目，過于浪費，故不采用。方案二:選用凌陽公司的SPCE061A單片機。SPCE061A單片機是16位的處理器，主頻可以達(dá)到49MHz，速度很快，有方便的ADC接口，但綜合題目要求，系統(tǒng)不需要如此多的資源，故系統(tǒng)不采用。方案三:采用現(xiàn)在通用的51系列單片機。51系列單片機的發(fā)展時間較長，應(yīng)用廣泛，開發(fā)環(huán)境完備，開發(fā)工具齊全，應(yīng)用資料眾多。其價格低廉，具有位處理能力，AT89S52內(nèi)部自帶4K程序存儲空間，還可通過自做ISP下載線，燒錄HEX文件方便、簡捷，給軟件調(diào)試帶來極大的方便。采用該CPU完全能實現(xiàn)通信控制功能。結(jié)合題目要求,從造價方面考慮并根據(jù)51系列單片機特點，本系統(tǒng)選用AT89S52單片機作為CPU。3.2顯示模塊方案論證方案一:采用8位共陰LED配以MAX7219顯示。控制簡單，調(diào)試方便,且串行顯示占用I/O口少;但只能顯示ASCII碼，無法做到界面友好，故不采用。方案二:采用1602液晶。1602顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示簡單的特點，可以用于顯示數(shù)字、字符，可以顯示2行16個字符。其缺點是不能顯示漢字，在實際應(yīng)用不方便。方案三:采用點陣型液晶12864。雖然占用I/O口多，控制復(fù)雜，但功能強大，可以顯示漢字及簡單圖形，能設(shè)計出清晰的菜單，提供全面的信息，功耗低，界面友好，控制靈活，使系統(tǒng)智能化、人性化，考慮到本系統(tǒng)體積，操作方便，該LCD過于龐大，對遙控不方便。方案四:采用點陣型液晶12232。仍具有顯示漢字及簡單圖形，可設(shè)計出清晰的菜單界面友好，控制靈活等優(yōu)點，但體積是12864的一半，考慮到本系統(tǒng)要求，故選用方案四。3.3按鍵模塊方案論證方案一:采用獨立式鍵盤。雖然簡單，但當(dāng)按鍵較多時相當(dāng)占用I/O，掃描時間長，實現(xiàn)功能較困難。方案二:采用普通行列式矩陣鍵盤。簡單靈活，但是鍵盤需要占用多達(dá)8個I/O口。而且花費較長時間來掃描鍵盤，降低了CPU的利用率。故不采用。方案三:采用ZLG7290專用串行鍵盤。使用串行通信，節(jié)省單片機I/O口，采用中斷判鍵，I2C串行數(shù)據(jù)傳輸，只需占用3個I/O(INT0、SDA、SCL),價格適中，體積小，攜帶方便，采用中斷掃描獲取鍵值，速度很快，按鍵數(shù)量可以多達(dá)64個，擴展功能強大。故采第X頁共X頁用方案三。3.4發(fā)射模塊方案論證方案一:nRF903無線收發(fā)芯片。nRF903為433/868/915MHzISM頻段設(shè)計的單片UHF多段無線收發(fā)芯片，它采用優(yōu)化的GFSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強，采用DDS，PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，靈敏度高達(dá),104dBm，發(fā)射功率可以調(diào)整，最大發(fā)射功率是+10dBm，可在155.6kHz的有效帶寬下傳輸最高76.8Kbps的數(shù)據(jù)。但該芯片特別滿足需要多信道工作的特殊場合。方案二:CC1000無線收發(fā)芯片。CC1000是單片可編程RF收發(fā)芯片，它基于ChipconsSmartRF技術(shù)，可工作在ISM頻段(300,1000MHz)。CC1000集成了射頻發(fā)射、射頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制解調(diào)、可編程控制等多種功能。CC1000采用鎖相環(huán)技術(shù)，發(fā)射頻率是通過內(nèi)部的頻率合成器來配置的方案三:采用MC145151鎖相環(huán)集成電路，配合單管型壓控振蕩器實現(xiàn)，采用撥碼開關(guān)控制MC145151的數(shù)據(jù)輸入腳，從而控制VCO輸出不同頻率的載波，調(diào)試時只需把頻率控制在30MHz-40MHz之間即可。方案四:nRF401無線收發(fā)芯片。nRF401是Nordic公司研制的單片UHF無線收發(fā)芯片，工作在433MHzISM(Industrial,ScientificandMedical)頻段。它采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強，并采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達(dá)10dBm，接收靈敏度最大為,105dBm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20Kbps，工作電壓在+3,5V之間。nRF401無線收發(fā)芯片所需外圍元件較少，并可直接單片機串口。綜合比較，以上方案都具有自身優(yōu)點，從題目要求，與單片機接口、控制方面考慮，選擇方案四。4系統(tǒng)設(shè)計部分4.1系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖見圖1.1、圖1.2。由于本設(shè)計由兩人共同完成，本人負(fù)責(zé)主機(控制、發(fā)射)部分設(shè)計與制作，故本論文只介紹主機部分。4.2系統(tǒng)硬件方案4.2.1微處理器AT89S52單片機AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52具有如下特點:40個引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的第X頁共X頁隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗(WDT)電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89S52的PDIP封裝形式引腳圖如圖4.1:圖4.1AT89S52引腳圖AT89S52單片機綜合了微型處理器的基本功能。按照實際需要，同時也考慮到設(shè)計成本與整個系統(tǒng)的精巧性，所以本系統(tǒng)選用價格低廉、工作穩(wěn)定的AT89S52單片機作為整個系統(tǒng)的控制器。4.2.2nRF401無線收/發(fā)芯片:nRF401是NORDIC公司最新推出的單片UHF無線收發(fā)一體的芯片，工作在433MHzISM(Industrial,ScientificandMedical)頻段。它采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強，并采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達(dá)10dBm，接收靈敏度最大為,105dBm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20Kbps，工作電壓在+3,5V之間。nRF401無線收發(fā)芯片所需外圍元件較少，并可直接單片機接口。1nRF401內(nèi)部框、引腳說明nRF401芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器(PA)、低噪聲接收放大器(LNA)、晶體振蕩器(OSC)、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器(MIXFR)、解調(diào)器(DEM)等電路。在接收模式中，nRF401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲較大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進(jìn)入解調(diào)器，解調(diào)后變換成數(shù)字信號從Dout端輸出。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)Din端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入到發(fā)射功率放大器射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和PLL合成技木，頻率穩(wěn)定性極好;采用FSK調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.2所示第X頁共X頁圖4.2nRF401內(nèi)部結(jié)構(gòu)nRF401如下表4.1表示表4.1nRF401nRF401引腳號引腳名稱引腳說明1/20XC1/XC2晶振輸入/輸出4FILT1環(huán)路濾波器5/6VCO1/VCO2VCO電感9Din數(shù)據(jù)輸入令選擇11Dout數(shù)據(jù)輸出11RFPWR發(fā)射功率設(shè)置12CS頻道選擇(0—433.92M，1—434.33M)15/16ANT2/ANT1天線終端18PWR_UP節(jié)電控制(0—待機模式，1--操作模式)19TXEN收發(fā)控制(0—接收，1—發(fā)射)電源/地2nRF401原理圖nRF401的ANT1和ANT2引腳是接收時低噪聲接收放大器LNA的輸入，發(fā)送時發(fā)射功率放大器PA的輸出。連接nRF401的天線可用差分方式連接到nRF401，一個50Ω的單端天線也可以通過一個差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nRF401。第X頁共X頁圖4.3nRF401基本應(yīng)用原理圖圖4.3所示為使用單端天線的nRF401的電路原理圖，是nRF401的典型應(yīng)用，50Ω的單端天線通過差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)連接到nRF401的ANT1和ANT2引腳。天線端口的負(fù)載阻抗為380Ω，該電路可直接用于異步傳輸，從圖可以看到，nRF401的外圍元件很少，只包括了一個基準(zhǔn)晶振和幾個無源器件，沒有太多調(diào)試部件，這給研制及生產(chǎn)帶來了極大的方便。3nRF401工作時序當(dāng)從RX-TX模式時，數(shù)據(jù)輸入腳(Din)必須保持為高至少1ms才能發(fā)送數(shù)據(jù);從TX-RX模式時，數(shù)據(jù)輸出腳(Dout)必須保持為高至少3ms以后才有數(shù)據(jù)輸出。工作時序如圖4.4所示。圖4.4nRF401工作時序nRF401在設(shè)計上充分考慮了用戶編程和使用的方便，例如nRF401可以直接接單片機串第X頁共X頁口發(fā)送接收數(shù)據(jù)，而無需對數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，其他的單片RF收發(fā)芯片一般都需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行曼徹斯特編碼后才能發(fā)送，采用曼徹斯特編碼不僅增加了編程的復(fù)雜性，而且傳輸效率低，實際速率僅為標(biāo)稱的一半，不能滿足實時傳輸?shù)男枰RF401是目前外接元件最少的單片RF收發(fā)芯片之一，在為用戶考慮方面做得很好，例如采用易于獲得的4MHz晶振，把成本較高且不易調(diào)試的變?nèi)荻O管集成在芯片內(nèi)部，這些大大降低了成本并增加了使用的靈活性;。4.nRF401發(fā)射天線設(shè)計的分析nRF401是一款使用FSK調(diào)制的低速率短距離ISM頻段的射頻芯片。nRF401的數(shù)字接口部分非常簡單，而模擬部分則讓設(shè)計人員比較為難，特別是天線部分。作為天線，阻抗的匹配和調(diào)諧頻率最為重要。nRF401的天線是差分輸出，如果是單端的天線，則要使用匹配網(wǎng)絡(luò)或者變壓器進(jìn)行平衡的阻抗匹配，該芯片應(yīng)該可以使用偶極天線，不過現(xiàn)在還沒有看到相關(guān)的電路。天線的阻抗主要由輻射電阻、線阻抗和等效串聯(lián)電阻組成，其中輻射電阻可以由輻射功率和輸入電流的平方的比值決定，對于矩形環(huán)天線可以由矩形面積和波長決定。線阻抗則可以通過微帶線的厚度、寬度、長度和電導(dǎo)率來求得。天線本身的阻抗通常不能在我們需要的頻率調(diào)諧，所以，參考電路中的天線使用了兩個電容來調(diào)整阻抗的虛部，使得能夠在433MHz時天線的虛部能夠為0。高的Q通常對應(yīng)與窄的帶寬，因此，矩形環(huán)上加了一個電阻以降低天線的Q值。上面說過，在天線的調(diào)諧頻率上，天線的虛部為0，此時天線的阻抗為實數(shù)，但是，如果要使得天線能夠與芯片的輸出匹配，使得芯片能夠傳輸最大的功率到天線，天線的阻抗與芯片的輸出阻抗相同(虛部應(yīng)該相反，此時虛部已經(jīng)為0，因此可以不考慮)。為了與芯片輸出阻抗匹配，天線增加了一個用微帶線構(gòu)成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)。5.nRF401硬件電路設(shè)計要點(1)射頻電路對于電源噪聲相當(dāng)敏感，必須采用星形布線的方法使數(shù)字部分和RF部分有各自的電源線路，并且應(yīng)在靠近集成電路電源引腳處分別去耦。(2)外接VCO電感應(yīng)選用高頻電感，Q,45，精度為2,。電感的精度對無線通信的距離有較大的影響，也可使用精度為5,的，但通信距離會大大減小。VCO電感連線應(yīng)與其他控制線保持一定的距離，應(yīng)避免數(shù)字控制線從電感引腳之間經(jīng)過，并且應(yīng)該使VCO電感元件的中心距離nRF401的VCO1，VCO2引腳焊盤的中心5.4mm左右，電感元件的選擇與布局很重要，是設(shè)計成敗的關(guān)鍵點。(3)在電路板的正反兩面均使用大面積鋪銅作為接地面，使所有的器件容易去耦，兩面的鋪銅應(yīng)使用多個過孔相連，所有對地線層的連接必須盡量短，接地過孔應(yīng)放置在非?？拷暮副P處。(4)天線的設(shè)計使用PCB板的單端天線，天線阻抗為380Ω，天線應(yīng)位于PCB板的頂部，天線部分不要鋪銅。第X頁共X頁(5)如果PCB板的VCO電感設(shè)計合理，當(dāng)模塊處于接收狀態(tài)時，nRF401的第4管腳電壓為1.1?0.2V。6.與單片機接口無線收發(fā)電路可以直接與8051系列單片機連接，實現(xiàn)單片機與單片機之間的串行數(shù)據(jù)無線傳輸，發(fā)射連接電路如圖4.5所示。P1.0CSP1.1PWR_UPP1.2TXENTXDDinRXDDoutAT89S52nRF401圖4.5nRF401與單片機接口工作模式真值表:表4.2nRF401工作真值表輸入電平工作模式CSPWR_UP頻道模式TXEN011RX0112RX0011TX1112TX1X0--待機X說明:收發(fā)模式選擇:TXEN=1時選擇發(fā)射模式;TXEN=0時選擇接收模式。頻道選擇:CS=0時選擇1頻道(433.92MHz);CS=1時選擇2頻道(434.33MHz)。節(jié)電模式控制:TXEN=1時選擇工作模式;TXEN=0時選擇節(jié)電模式。4.2.312232LCD顯示模塊1接口說明表4.3nRF401工作真值表引腳號引腳名稱引腳說明1VDD邏輯電源正2GND邏輯電源地3V_lcdLCD驅(qū)動電源4RET復(fù)位端,下降沿復(fù)位，并保持低。5/6CS1/CS2讀寫使能7R/W讀允許，低電平有效。8A0數(shù)據(jù)/指令選擇9~16D0~D7數(shù)據(jù)輸入輸出引腳17/18背光背光調(diào)節(jié)第X頁共X頁說明:(以下均對于80系列MCU)1RET:復(fù)位端。下降沿復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為低電平。2CS1/CS2:讀寫使能。連接RD/WR引腳，低電平有效。3R/W:讀寫選擇。低電平允許數(shù)據(jù)傳輸.上升沿時鎖定數(shù)據(jù)。4A0:數(shù)據(jù)/指令選擇。高電平:數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM;低電平:數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令執(zhí)行器執(zhí)行。2接口時序僅介紹LCD與80系列MCU接口讀寫操作時序圖圖4.6LCD與MCU接口操作時序3與單片機接口12232與單片機連接非常簡單，數(shù)據(jù)與P0口相連接，控制口與P2口高四位相連。連接電路如圖10所示P0.0D0P0.1D1P0.2D2P0.3D3P0.4D4P0.5D5P0.6D6P0.7D7P2.4E1P2.5E1P2.6RW第X頁共X頁P2.7A0AT89S52ZLG7290圖4.7與單片機接口注:E1--塊1左邊，E2–塊2右邊，RW讀寫選擇，A0--數(shù)據(jù)/指令選擇，1時是數(shù)據(jù)，0時指令。4.2.4ZLG7290I2C鍵盤4.2.4.1I2C原理2IC總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)行雙向傳送。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，每個電路和模塊都有唯一的地址。2IC總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是:開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。開始信號:SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號:SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號:接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。4.2.4.2引腳及說明采用24引腳封裝引腳圖如圖4.8圖4.8ZLG7290引腳其引腳說明如表4.4表4.4ZLG7290引腳說明引腳號引腳名稱引腳屬性引腳描述13，12，21，22，3~6Dig7~Dig0輸入/輸出LED顯示位驅(qū)動及鍵盤掃描線10~7,2,1,24,23SegH~SegA輸入/輸出LED顯示段驅(qū)動及鍵盤掃描線20SDA輸入/輸出I2C總線接口數(shù)據(jù)/地址線19SCL輸入/輸出I2C總線接口時鐘線14/INT輸出中斷輸出端，低電平有效15/RES輸入復(fù)位輸入端，低電平有效第X頁共X頁17/18OSC1/OSC2輸入/輸出連接晶振以產(chǎn)生內(nèi)部時鐘16VCC電源電源正(3.3~5.5V)11GND地電源地4.2.4.3功能描述ZLG7290可采樣64個按鍵或傳感器，可檢測每個按鍵的連擊次數(shù)，其基本功能如下:1鍵盤去抖動處理當(dāng)鍵被按下和放開時，可能會出現(xiàn)電平狀態(tài)反復(fù)變化，稱作鍵盤抖動。若不作處理會引起按鍵盤命令錯誤，所以要進(jìn)行去抖動處理，以讀取穩(wěn)定的鍵盤狀態(tài)。2雙鍵互鎖處理當(dāng)有兩個以上按鍵被同時按下時，ZLG7290只采樣優(yōu)先級高的按鍵(優(yōu)先順序為S1>S2>…>S64，如同時按下S2和S18時采樣到S2)。3連擊鍵處理當(dāng)某個按鍵按下時，輸出一次鍵值后，如果該按鍵還未釋放，該鍵值連續(xù)有效，就像連續(xù)壓按該鍵一樣，這種功能稱為連擊。連擊次數(shù)計數(shù)器(RepeatCnt)可區(qū)別出單擊(某些功能不允許連擊，如開/關(guān))或連擊。判斷連擊次數(shù)可以檢測被按時間，以防止某些功能誤操作(如連續(xù)按5秒經(jīng)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài))。4功能鍵處理功能鍵能實現(xiàn)2個以上按鍵同時按下來擴展按鍵數(shù)目或?qū)崿F(xiàn)特殊功能，如PC機上的“Shift”、“Ctrl”、“Alt”鍵。功能框圖如圖4.8圖4.8功能框圖4.應(yīng)用電路ZLG7290應(yīng)用電路圖4.9第X頁共X頁圖4.9應(yīng)用電路5.與單片機接口ZLG7290為串行I2C鍵盤，與單片機連接非常簡單，連接電路如圖4.10所示。P3.2INT0P1.6SDAP1.7SCLAT89S52ZLG7290圖4.10與單片機接口注:INT0–中斷，SDA—串行數(shù)據(jù)線，SCL--串行時鐘線。4.3系統(tǒng)軟件方案4.3.1CRC校驗CRC(循環(huán)冗余碼)檢驗技術(shù)廣泛應(yīng)用于測控及通信領(lǐng)域。很多情況下，CRC計算是靠專用的硬件來實現(xiàn)的，但是對于小型低成本的單片機系統(tǒng)來說，首先要解決的就是如何通過軟件高效快速地完成CRC計算的問題，也就是CRC算法的問題。本文只提供字節(jié)算法，按字節(jié)查表求CRC的方法具有相當(dāng)快的速度，比較適合8位小內(nèi)存的單片機的應(yīng)用場合。這種算法按字節(jié)進(jìn)行計算，僅使用查表和簡單的異或運算等操作，所以，計算過程相當(dāng)簡捷，而計算速度相當(dāng)快。1.CRC原理CRC檢驗原理實際上就是在一個p位二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列之后附加一個r位二進(jìn)制檢驗碼第X頁共X頁(序列),從而構(gòu)成一個總長為n,p，r位的二進(jìn)制序列，例如，p位二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列D,[dd......dd]，r位二進(jìn)制檢驗碼R,[rr....rr]，所得到的這個n位二進(jìn)制序列p-1p-210r-1r-210就是M,[dd......ddrr....rr];附加在數(shù)據(jù)序列之后的這個檢驗碼與數(shù)據(jù)序列的p-1p-210r-1r-210內(nèi)容之間存在著某種特定的關(guān)系。如果因干擾等原因使數(shù)據(jù)序列中的某一位或某些位發(fā)生錯誤，這種特定關(guān)系就會被破壞,因此,通過檢查這一關(guān)系,就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)正確性的檢驗。校驗碼R是通過對數(shù)據(jù)序列D進(jìn)行二進(jìn)制除法取余式運算得到的，它被一個稱為生成多項式的(r，1)位二進(jìn)制序列G,[gg....gg]來除，用多項式形式表示為rr-110(1)r其中，xD(x)表示將數(shù)據(jù)序列D左移r位(即在D的末尾再增加r個0位)，Q(x)代表這一除法所得的商，R(x)就是所需的余式。這一運算關(guān)系還可以用式(2)來表達(dá)(2)其中，Re[]表示對括號內(nèi)的式子進(jìn)行取余式運算。檢驗碼的編碼計算如上所述，而檢驗過程則是對M序列直接進(jìn)行除法取余式運算，即(3)或表示為(4)所得到的余式R(x)若為零則表示數(shù)據(jù)正確，否則認(rèn)為發(fā)生錯誤。2.CRC算法實現(xiàn)以上從理論上推導(dǎo)出CRC算法實現(xiàn)原理，給出一種適應(yīng)微控制器硬件環(huán)境的按字節(jié)計算CRC算法及C語言程序。按字節(jié)計算CRC:不難理解，對于一個二進(jìn)制序列數(shù)可以按字節(jié)表示為式(4-1)，其中為一個字節(jié)(共8位)。(4-1)求此二進(jìn)制序列數(shù)的CRC碼時，先乘以后(既左移16位)，再除以多項式G(X)，所得的余數(shù)既是所要求的CRC碼。如式(4-2)所示:(4-2)可以設(shè):(4-3)其中為整數(shù)，為16位二進(jìn)制余數(shù)。將式(4-3)代入式(4-2)得:第X頁共X頁(4-4)因為:(4-5)其中是的高八位，是的低八位。將式(4-5)代入式(4-4)，經(jīng)整理后得:(4-6)再設(shè):(4-7)其中為整數(shù)，為16位二進(jìn)制余數(shù)。將式(4-7)代入式(4-6)，如上類推，最后得:(4-8)很顯然，十六位二進(jìn)制數(shù)既是我們要求的CRC碼。式(4-7)是編寫按字節(jié)計算CRC程序的關(guān)鍵，它說明計算本字節(jié)后的CRC碼等于上一字節(jié)余式CRC碼的低8位左移8位后，再加上上一字節(jié)CRC右移8位(也既取高8位)和本字節(jié)之和后所求得的CRC碼，如果我們把8位二進(jìn)制序列數(shù)的CRC全部計算出來，放如一個表里，采用查表法，可以大大提高計算速度。3.C程序?qū)崿F(xiàn)下面是按字節(jié)求CRC碼的C語言程序。*ptr指向發(fā)送緩沖區(qū)的首字節(jié)，len是要發(fā)送的總字節(jié)數(shù)，CRC余式表是按0x11021多項式求出的。很顯然，按字節(jié)求CRC時，由于采用了查表法，大大提高了計算速度。CRC校驗程序:(見附錄)4.3.2nRF401發(fā)射nRF401軟件編程相當(dāng)簡單，編程實現(xiàn)單片機對nRF401的TXEN，PWUP，CS等管腳控制?？刂芓XEN，PWUP，CS就可以實現(xiàn)對頻道選擇、節(jié)電模式、收發(fā)模式的控制。4.3.3單片機多機通信1(通信接口TXDRXD主機??TXDRXDTXDRXD1#從機2#從機圖4.11總線式主從式多機系統(tǒng)第X頁共X頁2(通信協(xié)議根據(jù)MCS-51串行口的多機通信能力，多機通信可以按照以下協(xié)議進(jìn)行:(1)首先使所有從機的SM2位置1處于只接收地址幀的狀態(tài)。(2)主機先發(fā)送一幀地址信息，其中8位地址，第9位為地址/數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，該位置1表示該幀為地址信息。(3)從機接收到地址幀后，各自將接收的地址與本機的地址比較。對于地址相符的那個從機，使SM2位清零，以接收主機隨后發(fā)來的所有信息;對于地址不符的從機，仍保持SM2=1，對主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)不予理睬，直至發(fā)送新的地址幀。(4)當(dāng)從機發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，發(fā)送一幀校驗和，并置第9位(TB8)為1，作為從機數(shù)據(jù)傳送結(jié)束標(biāo)志。(5)主機接收數(shù)據(jù)時先判斷數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志(RB8)，若RB8=1，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，并比較此幀校驗和，若正確，則會送正確信號00H，此信號令該從機復(fù)位(即重新等待地址幀);若校驗和出錯，則發(fā)送0FFH，令該從機重發(fā)數(shù)據(jù)。若接收幀的RB8=0，則原數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，并準(zhǔn)備接收下幀信息。(6)若主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)，從機在第(3)步中比較地址相符后，從機令SM2=0，同時把本站地址發(fā)回主機。作為應(yīng)答之后才能收到主機發(fā)送來的數(shù)據(jù)。其它從機(SM2=1)，無法收到數(shù)據(jù)。(7)主機收到從機的應(yīng)答地址后，確認(rèn)地址是否相符。如果地址不符，發(fā)復(fù)位信號(數(shù)據(jù)幀中TB8=1);如果地址相符，則清TB8，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。(8)從機接收到復(fù)位命令后回到監(jiān)聽地址狀態(tài)(SM2=1)。否則開始接收數(shù)據(jù)和命令。3.通信程序設(shè)主機發(fā)送的地址聯(lián)絡(luò)信號00H，01H，02H為從機設(shè)備地址，地址FFH是命令各從機恢復(fù)SM2為1的狀態(tài)，即復(fù)位。主機的命令編碼為:01H請求從機接收主機的數(shù)據(jù)命令;02H請求從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)命令。其它都按從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)命令02H對待。從機的狀態(tài)字節(jié)格式為:D7D6D5D4D3D2D1D0ERR00000TRDYRRDYRRDY=1:從機準(zhǔn)備好接收主機的數(shù)據(jù)。TRDY=1:從機準(zhǔn)備好向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。ERR=1:從機接收到的命令是非法的。通常從機以中斷方式控制和主機通信。程序可分成主機程序和從機程序，約定一次傳第X頁共X頁送的數(shù)據(jù)為16個字節(jié)，以02H地址的從機為例。主機通信程序如下:(見附錄)4.3.4ZLG7290鍵盤ZLG7290鍵盤程序:(見附錄)4.3.5LCD顯示LCD顯示程序:(見附錄)4.4系統(tǒng)軟件流程4.4.1ZLG7290鍵盤按鍵中斷響應(yīng)啟動總線去抖動處理發(fā)送器件地址10ms延時發(fā)送數(shù)據(jù)確定按鍵值發(fā)送就答位N等待鍵數(shù)據(jù)發(fā)N釋放完否,YY發(fā)送非就答位調(diào)用I2C傳數(shù)程序發(fā)送結(jié)束總線信號結(jié)束結(jié)束圖4.12ZLG7290鍵盤程序流程圖4.13ZLG7290內(nèi)部I2C傳數(shù)子程序流程第X頁共X頁4.4.2LCD顯示開始延時設(shè)置頁、列地址顯示漢字上半部分判忙,頁、列地址加1關(guān)顯示指令顯示漢字下半部分判忙,結(jié)束開顯示指令判忙,設(shè)置起始行清屏判忙,圖4.14LCD顯示流程圖第X頁共X頁4.4.3CRC算法圖4.15CRC校驗流程圖第X頁共X頁4.4.3串口發(fā)射串口初始化裝入分機地址裝入控制數(shù)據(jù)對地址、數(shù)據(jù)作CRC校驗做CRC將CRC校驗值、地址、控制數(shù)據(jù)裝入發(fā)送緩沖區(qū)等待NTI=1Y數(shù)據(jù)發(fā)送完,NY發(fā)送次數(shù)加1發(fā)3次完畢,N返回Y圖4.16串口發(fā)射流程圖第X頁共X頁4.4.4定時自動發(fā)射定時器初始化調(diào)用串口發(fā)射程序數(shù)據(jù)發(fā)N送完,Y分機地址加1分機地址N為10,Y關(guān)閉定時器，自動發(fā)射完畢返回圖4.17定時自動發(fā)射流程圖4.4.4nRF401發(fā)射控制設(shè)置CS=1選擇頻道434.33M設(shè)置PWR_UP=1;工作模式N設(shè)置TXEN=1;發(fā)射模式返回圖4.18nRF401發(fā)射流程圖第X頁共X頁4.4.5主程序開始初始化(定時器串口液晶)LCD顯示:“煙花遙控點火器按確定選擇功能”鍵盤中斷掃描有鍵按N下,Y調(diào)用ZLG鍵盤程序并根據(jù)鍵值執(zhí)行功能N確定鍵按下,Y顯示功能提示語:1設(shè)置為自動燃放2設(shè)置為手動燃放功能鍵,數(shù)字鍵,確定鍵,發(fā)射鍵,YYYY調(diào)用功能函數(shù)調(diào)用數(shù)字鍵函數(shù)調(diào)用確定函數(shù)調(diào)用發(fā)射函數(shù)圖4.19主程序流程圖第X頁共X頁功能鍵子函數(shù)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志狀態(tài)1狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)2功能功能功能功能1,2,1,2,,,,,YYYY提示語:1分機地址提示語:提示語:輸入分機地址按確認(rèn)自動燃放2燃放間隔輸入燃放間隔返回圖4.20功能鍵流程數(shù)字鍵子函數(shù)確定鍵子函數(shù)自/手動發(fā)射子函數(shù)狀態(tài)2,設(shè)鍵值,自動發(fā),YYNYNY設(shè)置鍵值并顯示該功能已經(jīng)確定該功能未設(shè)定開定時器，調(diào)用分機自動發(fā)射發(fā)射程序返回返回返回圖4.21數(shù)字鍵流程圖4.22定鍵流程圖4.23自/手動發(fā)射流程第X頁共X頁5系統(tǒng)綜合調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試必須是硬件與軟件同時調(diào)試。其中硬件所出的問題較少，容易完成，軟件部分較硬件部分難，問題較多。在軟件調(diào)試過程中需分析程序邏輯，反復(fù)修改程序，反復(fù)實驗，直到程序功能正確。在串口無線通信方面，初次接觸這一類型芯片，該芯片(nRF401)電路為貼片，電路焊接難度大，調(diào)試起來相當(dāng)困難。不足之處就是抗干擾性不夠強，發(fā)射距離不夠遠(yuǎn)。調(diào)試時先單路發(fā)送接收，成功后就進(jìn)行多路傳輸調(diào)試。攻克無線傳輸之后，其他部分程序就不是很難了，比較容易就可以調(diào)試成功。使用中應(yīng)注意的問題是:?在發(fā)射模式下，通信速率最高為2Kb/s;發(fā)送數(shù)據(jù)之前須將電路置于發(fā)射模式;接收模式轉(zhuǎn)換為發(fā)射模式的轉(zhuǎn)換時間至少1ms;可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù);發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將電路置于接收模式;發(fā)射模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時間至少3ms。?在待機模式下，電路不發(fā)射/接收數(shù)據(jù)。設(shè)計串行通信程序應(yīng)考慮:雙方通信的協(xié)議，有效數(shù)據(jù)識別標(biāo)志，數(shù)據(jù)的檢錯、糾錯和校驗。5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試本系統(tǒng)的PCB穿透孔較多，因此，電路走線檢查起來比較煩瑣。在調(diào)試硬件時先作PCB檢查即檢查硬件連接，首先，在沒有焊接任何元件時，測量系統(tǒng)電源正負(fù)極引線之間的電阻。結(jié)果為無窮大，初步說PCB板沒有直接的短路現(xiàn)象。其次，把電路焊接好后，用萬用表電阻檔測試引腳間是否短路，導(dǎo)線是否存在斷路現(xiàn)象。根據(jù)系統(tǒng)電路特點，從以下幾個方面對硬件進(jìn)行調(diào)試:5.1.1MCU部分:焊上MCU底座、電源線及最小系統(tǒng)，通上電源，檢查MCU電源正常。在單片機中寫入如下程序:#include<at89x52.h>voidmain(void){inti;for(i=0;i<=1000;i++);//延時while(1){P0=~P0;P1=~P1;P2=~P2;P3=~P3;for(i=0;i<=1000;i++);//延時第X頁共X頁}}通電后，用示波器觀察單片機30腳，有波形輸出，證明單片機基本工作正常。接下來觀察P1、P2、P3口、P0口是否有方波輸出，發(fā)現(xiàn)4個I/O口均輸出高點平，并無方波輸出。換單片機，故障仍然存在。取下單片機再次檢查底座各引腳電平，發(fā)現(xiàn)單片機復(fù)位腳為高電平。斷電測試，發(fā)現(xiàn)該引腳與電源正極短路，造成單片機一直處于復(fù)位狀態(tài)，修改線路，4個I/O口均有方波輸出，故障排除，單片機工作正常。5.1.2LCD液晶顯示部分:該部分電路連接比較簡單，只需要將排針焊接到液晶上即可，用萬用表測量是否有短路、斷路，再接通電源，看液晶背光是否亮，基本上確定硬件連接無誤。將液晶連接到MCU就可以燒入液晶程序按要求顯示。5.1.3ZLG鍵盤控制部分:該部分電路連接比較復(fù)雜，在焊接完電路后，反復(fù)對照電路圖檢查，用萬用表測量是否有短路，確保電路連接無誤后，再接通電源，測量電源和地線電平，均正常。把ZLG7290程序燒入單片機，通電，按鍵送顯示，經(jīng)多次調(diào)試，按鍵值正確，說明本部分電路工作正常。測試的步驟如下:(1)將ZLG7290控制模塊模塊焊好，檢查確認(rèn)無虛焊、粘焊;(2)先對控制模塊上電進(jìn)行測試，主要是測試控制模塊是否響應(yīng)中斷，I2C能否傳輸數(shù)據(jù)。(3)燒入簡單按鍵測試程序，直到顯示鍵值正確，說明硬件電路無問題。5.1.4nRF401發(fā)射部分:該電路PCB采用雙面板，電路復(fù)雜，且電路所有元件均采用貼片封裝，焊接時較困難，需仔細(xì)確保不出錯。該電路工作在高頻段，干擾大，調(diào)試難度相當(dāng)大，調(diào)試時，對照電路多次檢查無誤后，通電測試，反復(fù)實驗，直到本部分電路工作正常。本設(shè)計中將控制模塊和無線射頻模式分開設(shè)計，控制模塊再通過數(shù)據(jù)接口線與射頻模塊相連接，測試的步驟如下:(1)將控制模塊和無線射頻模塊焊好，檢查確認(rèn)無虛焊、粘焊;(2)先對控制模塊上電進(jìn)行測試，主要是測試控制模塊的串口能否相互收發(fā)數(shù)據(jù)，測試方法是通過板上跳線將串口設(shè)置為RS232標(biāo)準(zhǔn)，由于板上的串口只有TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，必須外加電平轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為RS232標(biāo)準(zhǔn)，然后將串口接到計算機的串口上，將以上的程序?qū)懙絾纹瑱C上，然后用“串口調(diào)試助手”軟件測試，如果串口能相互收發(fā)數(shù)據(jù)，便可開始對無線射頻模塊進(jìn)行測試;(3)將無線射頻模塊的與控制模塊焊接起來，上電進(jìn)行測試，按照以上的程序，上電時處于接收狀態(tài)，可對TXEN，PWUP，CS等管腳進(jìn)行測試，看是否與程序吻合;第X頁共X頁(4)確認(rèn)射頻模塊上電處于接收狀態(tài)后，可測試nRF401地第4管腳是否為1.1V左右，如果是，則說明VCO電感設(shè)計合理，否則要重新設(shè)計PCB板，此外，nRF401在沒有數(shù)據(jù)接收時,仍會自動從Dout發(fā)送隨機數(shù)據(jù)，使用萬用表進(jìn)行測試時該引腳電壓應(yīng)為2.5V左右。用示波器可做更詳細(xì)的測試。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試在設(shè)計軟件時，我遵從模塊化的設(shè)計思路，將軟件劃分為幾個獨立的功能模塊。這樣，在軟件編寫和調(diào)試時都很方便。在此，僅介紹調(diào)試較多的幾個模塊:ZLG7290鍵盤控制程序、液晶顯示程序、通信程序。5.2.1顯示程序在單片機P0、P2口接上LCD顯示電路。有完用表測試硬件連接正確后，燒入如下LCD顯示測試程序。#include<at89x52.h>voidmain(void){lcdini();//初始化LCDclrscr();//清屏Disp_hz1();//顯示開機提示語}注:以上幾個函數(shù)詳見附錄。通電后，顯示指定開機提示語，液晶工作正常。通過多次調(diào)試，調(diào)試好液晶程序詳見附錄。5.2.2鍵盤程序在硬件電路檢測正常后將附錄中程序燒入單片機。反復(fù)修改，直到按鍵、顯示正常。燒入如下鍵盤測試程序:#include<at89x52.h>voidmain(void){unsignedchari,key;unsignedcharshowbuffer[7]={0};//鍵值緩沖區(qū)while(1){if(KEY_INT==0){key=ZLG7290_GetKey();第X頁共X頁switch(key){//以下是數(shù)字鍵case0://0for(i=0;i<7;i++){showbuffer[i]=showbuffer[i+1];}showbuffer[7]=0;break;case1://1for(i=0;i<7;i++){showbuffer[i]=showbuffer[i+1];}showbuffer[7]=1;break;}if(stat==3)//顯示按鍵值{for(i=0;i<8;i++){Draw_word(zf_0_9,0,showbuffer[i],i*8,1,8);