1、基于单片机串行通信的无线发射极和接收机设计教材 桂林理工大学设计报告题 目基于单片机串行通信的无线 发射极和接收机设计学 院信息科学与工程学院专 业电子信息工程班 级学生姓名学 号同组成员指导教师二一二年七月六日摘 要 家庭网络变得无处不在,特别是自从出现了无线技术,如IEEE 802.11。加上这,有更多的broadband-connected房屋的数量,以及许多新的服务被部署宽带供应商,比如电视和网络电话。家庭网络是因此变得“媒体中心”的房子。这种趋势预计还将继续,并扩张进入消费电子(CE)市场。这意味着新设备,能够接入网络为了获取他们的数据,如无线电视机、游戏机、平板电脑等。本文我们介绍
2、一种通过单片机作为核心控制单元，Zigbee无线数据传输模块接收和发送数据，通过串行接口与个人计算机连接，从而可以对单片机输送数据，传输数据在显示器上显示，接收发送数据由Zigbee模块控制，多个Zigbee数据传输模块间的传输控制形成一个网络。关键词：连接；控制；发送；接收；网络；AbstractHome networks are becoming ubiquitous, especially since the advent of wireless technologies such as IEEE 802.11. Coupled with this, there is an increa
3、se in the number of broadband-connected homes, and many new services are being deployed by broadband providers, such as TV and VoIP. The home network is thus becoming the media hub of the house. This trend is expected to continue, and to expand into the Consumer Electronics (CE) market as well. This
4、 means new devices that can tap into the network in order to get their data, such as wireless TV sets, gaming consoles, tablet PCs etc. In this paper, we introduce a through the single chip microcomputer as the core control unit, Zigbee wireless data transmission module can transmit and receive data
5、, through the serial interface and personal computer connections, and can deliver data to the single chip microcomputer, data transmission in monitors displayed, multiple Zigbee data transmission between modules transmission control form a network. Keywords: link; Control; Send; Receiving; The netwo
6、rk; 1、课题的目的、背景和意义 最近几年来，由于无线接入技术需求日益增大，以及数据交换业务（如因特网、电子邮件、数据文件传输等）不断增加，无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。有力的推动力无线通信向高速通信方向发展。然而，工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等无线通信还未涉足或者刚刚涉足的领域，这些领域对数据吞吐量的要求很低，功率消耗也比现有标准提供的功率消耗低。此外，为了促使简单方便的，可以随意使用的无线装置大量涌现，需要在未来个人活动空间内布置大量的无线接入点，因而低廉的价格将起到关键作用。为降低元件的价格，以便这些装置批量生产，所以发展了一个关于这种网络的
7、标准方案。Zigbee就是在这一标准下一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。 对于这种短距离、低功耗、低数据传输无线技术，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有着巨大的应用价值，未来应用中还可以涉及人类日常生活和社会生产活动的所有领域。由于各方面的制约，这种技术的大规模商业应用还有待时日，但已经显示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到更广泛应用。2国内外无线技术相关现状及Zigbee现状无线通信从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船
8、及军有，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期出现才出现150MHVHF单工汽车公用移动电话系统MTS。第二阶段为50年代到60年代，此时频段扩展至UHF450MHZ器件技术已向半导体过渡，大多为移动环境的专用系统，并解决了移动电话与公用电话的接续问题。第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ，美国Bell研究所提出蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。第四阶段为80年代初至90年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个通信业务方向迈进，此时出现D-AMPS、TACS、ETACS、GSMDCS、cdmaone、PDC、DECT、PACS、PCS、等各类系统与业
9、务运行。第五阶段为90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题内。近10年来，我国在移动通信领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步，国产移动通信设备交换系统、基站和手机等都已经投入生产，并陆续投方市场，第三代移动通信系统的开发和研究也正与世界同步。21世纪的电信技术正进入一个关键的转折期、未来十年将是技术发展最为活跃的时期。信息化社会到来以及IP技术兴起，正深刻地改变着电信网络的面貌以及未来技术发展走向，未来无线通
10、信技术发展主要趋势是宽带化、分组化、综合化、个人化。无线技术也分不同种类，通常以产生无线信号的方式来区分，目前主要的方式有调频无线技术、红外无线技术和蓝牙无线技术三种，其成本和特点也不尽相同。广泛应用于音响 键鼠等各项内容，有很好的发展。而所谓无线技术，就是通过发射模块，以波的形式由接收模块接收，之后把发射的内容解调出来。Zigbee无线技术是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于GSM（全球移动通信）和CDMA（数字通信中出现的一种先进无线扩频通信技术），Zigbee模块类似与移动网络基点，Zigbee技术是建立在IEEE802.15.4标准
11、上，为了促进Zigbee技术发展，2001年8月成立Zigbee联盟，2002年下半年，英国invensys公司、日本三菱电子公司、摩托罗拉电子公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加入“Zigbee联盟”，目前该联盟已经有150家成员，以研发名为Zigbee的下一代无线通信为标准。其功能超越蓝牙简单而实用，大规模简化蓝牙的复杂，专注于低传输应用，但是Zigbee不支持语音，而其低功耗、低价格和可靠是它的亮点，让它超越蓝牙简单而实用。预计在未来Zigbee无线传输将大规模占领市场。3.课题任务要求（1）实现几台机子间的无线通信（2）发射模块间传输距离大于10米（3）发射模块间可以
12、识别那台机子发送（4）传输数据在显示器上显示出来（5）个人电脑内对单片机的控制二、技术方案如下图所示，此次技术方案是：应用Zigbee模块的接收与发送数据功能，对数据的接收与发送，Zigbee模块连接在单片机功能引脚TXD、RXD，这样可以对传送数据处理，在单片机的P端口连接上液晶显示可以对接收与发送的数据显示，串口连接上单片机与PC机相连，可对单片机输入程序控制和输入发送数据。1、芯片选择 Zigbee模块这次我们实习无线接受与发送运用Zigbee模块，Zigbee模块接收与发送是这样的：Zigbee模块有两种节点模式，一种是coordinator（主节点），另一种Router（从节点），这
13、两种节点可以有各自的PAN ID（地址），Zigbee模块出厂默认地址是Router一种，可以用软件修改其PAN ID，当有一个coordinator节点时，其他的Router可以与其连接，当很多Router节点在这coordinator节点连接时，就可以形成一个网络，在这网络中任意节点可以相互传输数据。Zigbee模块传输数据有两种方式：一种数据透明传输，另一种是数据点对点传输，所谓透明传输，就是coordinator主节点这网络上发送数据时，任意Router都能接收到发送的数据；而点对点传输，就是在coordinator网络发送数据时，任意两个节点间发送数据，只能这两节点收到数据。串口芯片
14、选用MAX232。RS232C是一种电压型总线标准，可用于设计计算机接口与终端或外设之间的连接，以不同的极性的电压表示逻辑值。-3至-25表示逻辑“1”，+3至+25表示逻辑“0”，其电平是TTL和CMOS电平是不同的，所以在通信时必须进行转换。MAXIM公司的MAX232接收/发送器是MAXIM公司特别为满足EIA/TEA2232的标准而设计的，它们具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1uF或1uF的电容，其价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用。MAX232引脚C1+与C1-、C2+与C2-、V+与VCC、V-与GND之间的4个0.1uF的电容不可缺少，一般选用陶瓷介质的电容。
15、MAX232可以用作单片机和单片机之间、单片机和PC机串口之间的符合RS232串行接口电路。只要将待进行串行传输的设备的发送和接收端相应的接上，编程即可3。 AT89S52单片机VCC：电源电压GND:地此芯片是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：8K字节的程序存储器，256字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器,一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口,片上震荡器和时钟电路。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。当P0口访
16、问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部
17、信号拉低时会输出电流（IIL）。P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVXDPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。P3口同时具有多种特殊功能，具体如下表1所示:端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD（串行输出口）P3.2(外部中断0)P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0）P3.5T1（定时器1）P3.6（外部数据存
18、储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通） 三、 硬件设计1、Zigbee模块引脚连接设计下图为Zigbee模块两引脚的接线图，芯片左排为Zigbee模块J1接口，右排为Zigbee模块J2接口。S2键为Zigbee模块的复位键设计；S1键为测试键设计，对于PAN ID为coordinator时，按测试键可以检测信息给所有的Router，对于ID为Router时，按测试键可以发送测试信息给coordinator。Zigbee模块引脚上两个LED为工作信号灯，当Zigbee模块接上电时，对于PAN ID为coordinator，LED1与LED2两灯会闪动，然后LED1亮着LED2闪动，假如c
19、oordinator接收到信息，LED2开始闪动：对于ID为Router时，接通电源后两个LED会闪动，找到网络后两灯会亮起，假如接收到信息LED2会开始闪动。 2、Zigbee模块电源设计Zigbee模块电源采用的是3.3v直流电，电路中直接采用四个电容滤波，用芯片LM1117变压得到。3、单片机设计电路单片机的作用：作为主要控制单元。在晶振电路设计上采用的是11.0592MHz的晶振，电容采用30pF的陶瓷电容。系统设计一个外部复位，采用上电复位方式，电平复位是通过复位端电阻与VCC电源接通而实现的，为了提高系统可靠性，再加上一个0.1uF的电容来消除高频干扰和杂波。图3.4为单片机设计电
20、路： 3、串行口设计电路max232，与串口的连接图TXD,RXD分别是单片机的串口的发送端与接收端，与232的T1IN,R1OUT相连.这是max232的一些电气特性： max232的封装管脚图：1602液晶显示模块从左到右1到16的管脚依次是VSS电源地，VDD电源正，V00背光地，RS输入数据或指令，1数据，0指令。R/W读、写操作选择1：读；0：写。E，输入使能信号，1有效。DB0DB7,数据输入端，LEDA,LEDK分别是背光正，背光负，详细情况请看下表。 接口引脚功能引脚号符号状态功 能1Vss电源地2Vdd+5V逻辑电源3V0液晶驱动电源4RS输入寄存器选择1：数据；0：指令5R/W输入读、写操作选择1：读；0：写6E输入使能信号7DB0三态数据总线（LSB）8DB1三态数据总线9DB2三态数据总线10DB3三态数据总线11DB4三态数据总线12DB5三态数据总线13DB6三态数据总线14DB7三态数据总线（MSB）15LEDA输入背光+5V16LEDK输入背光地四、程序流程图 图主程序接收与发送 此图为数据流程图，Zigbee模块接收数据后，对数据处理，最终通过单片机P2口，把数据显示到液晶显示器上。
