基于单片机的无线射频收发系统 - 课程设计报告(2)

第一章 系统设计

1.1 系统设计

无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过NRF24L01进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。

无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理框如图1-1所示：

单无无单 片线线片

按机收收机 键 系发发系器 统 统 器 液晶 显示屏 图1-1 无线数据收发系统原理图

1.2 实现过程

当我们需要发送数据时，使用按键来输入所需发送的信息。按键与单片机的STC89C52RC的P3.2-P3.5口相接，单片机的 P1.0口控制信息的发送与接收，并且TXD端与收发器输入端相连，通过TXD将数据传入收发器，收发器接收到数据后，通过FSK调制，将信号发送出去；接收端的收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示器，这样就完成了一次数据发送与接收并显示的过程。

本系统采用的是半双工传送方式。 所谓半双工就是通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接收信息，即在指定的时刻，只能沿某一个方向传送信息。所以上述实现过程只介绍了由一方传送到另一方的过程，而相反方向与其原理相同。

第二章 系统组成

2.1射频收发控制模块

该模块主要由NRF24L01构成，RF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。 2.1.1 无线收发芯片nRF24L01介绍 1. 主要引脚功能

图2-1NRF24L01引脚图

表2-1 NRF24L01主要引脚说明表

接口电路管脚名称 说明管脚 1 2 3 GND VCC CE 接地电源 接电源正 模块输入信号 电源地 电源正。范围在1.9-3.6V。 由单片机给出信号控制NRF24L01模块内部射频电路工作与否 4 CSN 模块输入信号 模块的片选信号，单片机发出信号来控制允许向模块读或写数据 5 SCK 模块输入信号 串行时钟信号。由单片机发出，来控制模块的读或写的运作节拍 6 MOSI 模块输入信号 是单片机向NRF24L01发送数据的接口 7 MISO 模块输出信号 是NRF24L01模块向单片机送数管脚功能 说明

据的接口 8 IRQ 模块输出信号 是NRF24L01产生中断信号发送给单片机的接口

2. 内部结构

图2-2NRF24L01无线收发芯片内部结构图

3. NRF24L01无线模块特点： (1)GFSK 调制：

(2)硬件集成 OSI 链路层； (3)具有自动应答和自动再发射功能; (4)片内自动生成报头和 CRC 校验码； (5)数据传输率为 l Mb/s 或2Mb/s； (6)SPI 速率为0 Mb/s～10 Mb/s； (7)125 个频道：

(8)与其他 nRF24 系列射频器件相兼容；

4.GFSK调制

本系统中的NRF24L01是具备GFSK调制的无线收发芯片。GFSK 高斯频

移键控调制是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后，再进行FSK调制的数字调制方式。它在保持恒定幅度的同时,能够通过改变高斯低通滤波器的3dB带宽对已调信号的频谱进行控制，具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所希望的特性。因此,GFSK调制解调技术被广泛地应用在移动通信、航空与航海通信等诸多领域中。 2.1.2 稳压部分

由于NRF24L01的VCC脚接电压范围为3.3V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块，因此选用3.3V电压。该稳压部分电路如下图所

示：

图2-3 稳压电路

该稳压部分主要由LM317和外围电路构成。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。稳压电源的输出电压可用下式计算：

Vo（2-1）

因此选择R1为200欧姆，为了便于调试R2使用滑动变阻器。在应用中，为了电路的稳定工作，需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把LM317烧坏。

＝

1.25

（

1

＋

R2/R1

）

2.2单片机控制部分

控制电路主要组成部分为单片机STC89C52RC，通过STC89C52RC与nRF905进行串行通信，并用其控制NRF24L01的工作模式和SPI输入输出，从而调整收发状态。STC89C52RC还控制液晶屏的显示和按键等系统工作。

2.2.1 STC89C52RC功能介绍

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 2.2.2 内部结构

STC89C52RC单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时器/计数器、并行I/O口、串行I/O口和中断系统等几大单元以及数据总线、地址总线和控制总线三大总线构成。

1234567891011121314151617181920p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.14039383736353433323130292827262524232221

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