《基于NRF2401无线通信的设计》-毕业论文（设计）.doc

基于单片机无线传输的数据采集系统 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 18 页 系统总体设计 第一节 引言 数据采集技术是信息科学的一个重要部分，广泛地应用到测量、监测、工业控制、诊断、科学试验等各个领域中。例如，当监测一些对人体有害的环境时，工作人员现场监测就可能对人的生命构成危害，这时我们可以采用测量站在线监测、工作人员在主控站查看数据的方式。 通信已经成为人类生活不可或缺的一部分。传统上，通信是由电线、电缆以及光缆等物质媒介来传输的，但随着通信事业的发展，传统的通信传输已经跟不上需求，这就需要一个新的传输方式来支持未来通信。无线数据传输，它不仅简单、方便而且还成本低廉，受到普遍欢迎，其开发的潜质也是有目共睹的。 第二节 系统方案 1.2.1设计任务 实现无线数据传输，利用温度传感器采集现场的温度，由模/数转换器ADC将现场模拟信号（即电压）转化成数字信号，送给微处理器处理，最后通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。 1.2.2无线数据传输概述 ?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为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，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端进行处理。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。在本系统中采用无线传输模组nRF2401A。 第三节 系统主要功能及组成 本系统由测量站和主控站两部分组成。测量站实时采集温度和电压，并将采集到的数据传送到主控站。主控站可以实时接收测量站的数据，并显示当前时间。 测量站的主要部分是STC89C52单片机及其控制的外围电路，其外围电路有检测部分和无线发射部分。此外，为了方便调试还增加了显示部分、串口和控制部分。测量站的硬件框图如图1-1所示： 图1-1 测量站框图 （1）检测部分采用温度传感器DS18B20和模数转换ADC0809。 （2）无线发射部分采用无线模块nRF2401A模块。 （3）显示部分采用LCD液晶显示器1602以及LED。 （4）串口部分采用电平转换芯片MAX232。 （5）控制部分采用按键。 主控站的主要部分是STC89C52单片机及其控制的外围电路，其外围电路有显示部分和无线接收部分，此外，为了方便调试还增加了串口和控制部分。测量站和主控站的硬件框图如图1-2所示： 图1-2 主控站框图 （1）显示部分采用LCD液晶显示器1602以及LED。 （2）无线接收部分采用无线模块nRF2401模块。 （3）串口部分采用电平转换芯片MAX232。 （4）控制部分采用按键。 硬件设计 第一节 主要元件技术说明 2.1.1微控制器STC89C52 STC89C52是宏晶科技生产的一款单片机。它集Flash程序存储器、通用8位微处理器于一体。它与51系列单片机完全兼容，但它的存储和抗干扰能力更强，处理速度更快，功耗更低 。可广泛应用于各种控制领域。STC89C52引脚图如图2-1所示： 图2-1 STC89C52引脚图 STC89C52主要性能参数： ·与MCS-51产品指令系统完全兼容 ·8k字节在系统编程Flash闪速存储器 ·10000次擦写周期 ·4.1~5.5V的工作电压范围 ·全静态工作模式：0Hz~80MHz ·128×8字节内部RAM ·32个可编程I/O口线 ·3个16位定时/计数器 ·6个中断源 ·全双工串行UART通道 ·低功耗空闲和掉电模式 ·有看门狗功能 2.1.2无线模组nRF2401A nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。 1、芯片管脚连接及功能描述 表2-1 nRF2401A引脚及功能 2、主要性能参数： ·可以进行无线数据发送和接收 ·工作电压：3.3V ·0~1M数据传输速率 ·2.4G~2.5G全球通用频段 ·125阶（梯度1MHz）收发频率 ·地址检验和CRC校验 3、使用nRF2401A时需要注意的地方： （1）并不是 18 个Byte 的命令字全部需要写入，通常我们只需要写后 15 个 Byte 即可； （2）15个 Byte 的命令字在 nRF240