1、 本科毕业设计 （ 20 届） 单片机的无线数据传输系统设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 研究此次课题的目的，是为了让人们了解单片机这方面的知识，及无线数据传输比传统的有线传输的优势，和单片机的无线数据传输 模块的基本组成，简单的工作原理。 本设计简要介绍了无线通信基础知识，如何选择合适的无线数据传输模块，并对无线数据传输模块 PTR2000 的结构和工作原理作了简要的介绍，接着对组成系统的每个功能模块进行拆分设计，设计了硬件电路和数据无线收发程序。分别介绍了 PTR2000 与单片机连接的电路，即发送端的电路及相关程序代
2、码和PTR2000 与 PC 机端的连接电路，即接收端的电路及相关的程序代码。 本设计的最终的结果是实现单片机的无线数据传输，在传感器上实现数据的采集，然后传送到单片机上， PTR2000 实现将待传数据信号调 制成射频信号。通过无线发送到计算端的 PTR2000，最后数据将在 PC 机上显示出来，这就是我本次设计的结果。 无线数据传输的方便性、经济性，是有线数据传输无法比拟的。但无线数据传输的不稳定的缺点也有待改进 ,抗干扰不足也让其的推广、普及遇到了困难。 关键词： 无线传输； PTR2000；单片机；微处理器； - 2 - Abstract The purpose of this pro
3、ject is to enable people to understand this knowledge microcontroller,and wireless data transmission than the traditional advantages of wired and wireless data transmission module microcontroller basic composition, simple works. The design brief introduction to the basics of wireless communications,
4、 how to choose the right wireless data transmission module, and wireless data transmission module PTR2000 the structure and working principle of a brief introduction, then on the components of the system design of each functional module split Designed hardware and data wireless transceiver program.
5、Introduced the PTR2000 circuits connected with the microcontroller, the sending end of the circuit and program code and PTR2000 connection with the PC-side circuit, the receiver circuit and the associated code. The end result of this design is the realization of single chip wireless data transmissio
6、n, the sensor data collection, and then sent to the microcontroller, PTR2000 implementation will be passed into a data signal modulated RF signals. Sent to the computer through the wireless side of the PTR2000, the final data will be displayed on the PC, this is my result of this design. The conveni
7、ence of wireless data transmission, the economy, and is wired data transmission can not match. However, the instability of wireless data transmission are also shortcomings to be improved, less interference but also allowed the promotion, popularization of the difficulties encountered. Key Words: wir
8、eless tansport;PTR2000;single hip microcomputer； Microprocessor； - 3 - 目 录 1 引言 .1 2 总体设计 .3 2.1 设计思路 .3 2.2 设计方案 .3 2.3 系统工作流程 .4 3 硬件设计 .6 3.1 无线传输模块 PTR2000 .6 3.1.1 收发芯片的选择 .6 3.1.2 无线传输模块 PTR2000 .7 3.2 单片机和 PTR2000 接口电路设计 .10 3.3 PC 机和 PTR2000 接口电路设计 . 11 4 软件设计 .15 4.1 单片机端程序 .15 4.1.1 单片机端的程
9、序流程图 .15 4.1.2 发送端的程序设计 .16 4.2 计算机端程序 .20 4.2.1 PC 机端的程序流程图 .20 4.2.2 接收端的程序设计 .21 5 结论 .23 致 谢 错误 !未定义书签。 参考文献 .24 附录 1 系统实物图 .25 - 1 - 1 引言 随着社会的发展 ,人们期望能随时随地、不受时空限制地进行信息交互。当今的各种智能化控制系统也离不开数据信息的传输。其中，无线数据传输是区别于传统的有线传输的新型传输方式，系统不需要传输线缆、成本低廉、施工简单。无线数 据传输如下的优点使其日益得到广泛的应用 :1)省去了通信设备之间连线 ,特别是在不易接线或接线费
10、用较高区域 (如有历史意义的建筑物、河流、山脉等障碍 )更具优势 ,甚至某些场合只能采用无线数据传输方式 (如民航飞机的导航 );2)设备的可移动性、安装的方便性、组网的灵活性等 。目前 ,蓝牙(Bluetooth)、 IEEE802.11 等无线局域网协议及其技术的研究、开发和应用正如火如荼地进行 ,也预示着无线通信在未来的信息交互中将发挥出更大的作用。现在，有很多的电器产品 (如一些家用电器 )的操作控制也都采用了无线数据传输方式，一些 无线数据传输功能相对简单的电器产品，无线数据传输信号的接收识别往往采用与编码调制芯片配套的译码芯片。而无线数据传输功能比较复杂的一些电器产品，无线数据传输
11、信号的识别与译码多采用单片机，其编码调制方法也有多种 。 在一些特殊应用场合中，单片机与上位机之间通信不再采用有线的数据传输，例如采用有线的串、并行总线、 I2C 和 CAN 总线等，而是需要无线数据传输。目前，市场上出现了多中无线数据传输模块，如 PTR2000、 FB230 等。无线数据收发模块的性能优异，其显著特点是所需外围元件少，因而设计非常方便。模块在内部收集了 高频发射、高频接收、 PLL 合成、 FSK 调制 /和解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能。该系统采集主要以 Atmel 公司的 AT89C52 单片机为控制处理核心，由他完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。
12、AT89C52 单片机是一种低功率 /低电压 /高性能的 8位单片机，片内带有一个 8KB 的可编程 /可擦除 /只读存储器；其输出引脚和指令系统都与 MCS-51 兼容。在本文中，主要说明单片机和无线数据收发模块 PTR2000 的组合，形式单片机的无线数据传输系统，与微机进行无线数据传输。无线技术正以一种快速进入许多产品，它与 线相比主要有成本低，携带方便，省去有线布线的烦恼；特别适用于手持设备的通信、电池供电设备、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、- 2 - 工业数据采集系统。本文以 PTR2000 无线收发模块为例，详细介绍无线收发模块和单片机的硬件接口设计，无线
13、模块和 PC 机的硬件接口设计，无线通信协议以及相关软件设计 - 3 - 2 总体设计 2.1 设计思路 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成电信号，通过采样、量化、编码后，成为数字信号，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断进行处 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。本文介绍的利用常用 8位或 16 位单片机实现和 PC 机的无线数据传输。 2.2 设计方案 单片机和 PC 机通过串行接口构成的多微机系统已经广泛应用于工业控制 、环境监测等场合，这些系统大多采用 RS-232、 RS-485 或有线
14、 Modem 的通信方式，虽然很经济实用，但是有线数据传输方式很大程度上限制了其使用的场合，随着移动通信技术的迅速发展，具备无线通信功能的移动终端也迅速发展起来，设计基于 PTR2000 无线传输模块的数据传输系统，在计 算机与采集终端之间采用 433MHz的频段作为载波频率，系统的工作方式采用命令应答式。利用 AT89C52单片机的串行口与 PC 机的串行口 COM1 或 COM2 进行串行通信，将单片机采集的数据传输到 PC 机中，由 PC 机的高级语言或数据库语言对数据进行整理及统计等复杂处理。 PC 机串行口给出的信号是一个 RS-232 信号，它是一个基于37V 负电压的脉冲链。这信
15、号必须转化为一个 05V 的脉冲链，以便处理器读 取。中间转换电路采用 MAX202 芯片来实现。无线传输系统的实现框如图 2-1所示。 - 4 - 传感器滤波放大A / D电 源 管 理C P L D单片机P T R 2 0 0 01 2 b i t 数 据P T R 2 0 0 0P C 机天 线天 线采 集 装 置图 2-1 无线数据传输系统 本文主要说明一种和单片机密切相关的无线数据传输方式，即单片机和无线数据收发模块 PTR2000 的组合，形式单片机的无线数据传输系统，与 PC 机进行无线数据传输。本例主要介绍 3 个方面的内容：一个方面是如何针对系统的需要选择合适的无线数据传输模
16、块器件，二是如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路，三是如何编写控制无线数据传输器件进行数据传输的单片机程序。 2.3 系统工作流程 PC 机将采集数据指令下达给主收发器，从收发器对主收发器出的地址信息进行处理，若 与本机地址符合则执行命令。采集终端将传感器采集的数字信号由单片机传送到无线收发器模块， PTR2000 将接收到的数据按照一定的协议进行打包，加入字头和 CRC，发送给主收发器模块，最后由单片机通过 RS-232 将数据传送到 PC 机，由 PC 机处理分析。如图 2-2 所示。 - 5 - B U S B U ST X DR X DD ID OD ID O R S -
17、2 3 2 C O M 1传 感 器单 片 机P T R 2 0 0 0P T R 2 0 0 0微 机加 入 字 头 和C R C收 到 信 号进 行 解 调图 2-2 工作流程图 - 6 - 3 硬件设计 无线数据传输部分的硬件设计包括单片机端和 PC 机端两部分，此两部分的重点都是如何实现基于 PTR2000 模块的无线接口。 就单片机端而言，单片机 可采用 Atmel 公司生产的低成本，低消耗的兼容型单片机 AT89C52， PTR2000 模块和单片机的串行口部分直接相连。 就 PC 机端而言，由于 PTR2000 模块支持 TTL 电平，而计算机串口串行输入 、输出的信号满足 RS
18、-232 标准，所以需要在 PRT2000 模块和计算机串口之间进行RS-232 和 TTL 电平的转换。 3.1 无线传输模块 PTR2000 随着电子技术的发展，基于射频技术的无线收发芯片的集成度、性能都大幅度提高，芯片的种类和数量比较多，性能也各有特色。目前，世界各大芯片制造商研制开发出了各种新型射频芯片 ，使短距离无线通信装置的设计开发趋于容易、便捷、周期短、成本低。 此类芯片收发合一，工作频率一般为国际通用的 ISM频段，无需申请许可证，采用低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用时对周围干扰很小，调制方式大多为 ASK， FSK，传输速率为几 K到几百 K bit/s，传输距离受环境影响，一般在几十米到数百米。 3.1.1 收发芯片的选择 选择无线收发芯片时，应考虑以下几个因素： 1.芯片所需的外围元件数量 芯片外围元件的数量的直接决定设计的成本，因此应该选择外围元件少的收发芯片。有些芯片似乎比较便宜，可是外围 元件使用很多昂贵的元件；有些芯片收发分别需要两根天线，会大大加大成本。 2.功耗 大多数无线收发芯片是应用在便携式产品上的，因此功耗也非常重要，应该
