基于单片机的无线射频收发系统 - 课程设计报告(4)

图3-1 主程序流程图

3.2 数据收发子程序流程图

单片机STC89C52控制nRF2401的收发状态、完成编解码等工作。nRF2401芯片 “PWR-UP” 端接高电平,“FREQ” 端接低电平，分别表示系统在上电后始终处于 “正常工作模式”和“工作频道为通道1”。单片机STC89C52控制nRF2401，使其一直为接收状态。当按键4按下时，STC89C52接收到输入的低电平信号，从脚送出高电平至P1.0脚，使nRF24L01进入发射状态。数据收发子程序流程图见图3-2。

态 判断按键4是否按下 置nRF24L01为接收状态 入口 键盘扫描 N Y 置Nrf24L01为发射状数据发射

图3-2 数据收发子程序流程图

3.3 键盘子程序流程图

下图为键盘子程序流程图，此流程图的含义是：当有按键按下时，程序开始进行判断是哪个按键按下，判断完毕后则转向相应的键处理子程序，进行字符的输入或命令的处理，并通过按键4把要发送的数据进行CRC校验编码，再把编码后的数据发送出去。

判断是哪个按键按下 有按键按下

将要显示的数据 移位 选择要发送的数据 清零 CRC校验发送数据 按键1 按键2 按键3 按键4 图3-4 键盘子程序流程图

第四章 测试结果及分析

4.1 硬件电路测试

本设计中将控制模块和无线射频模式分开设计，控制模块通过一只单排7脚的接口控制射频模块，测试的步骤如下：

(1) 将控制模块和无线射频模块焊好，检查确认无虚焊、粘焊；

(2) 先对控制模块上电进行测试，主要是测试控制模块的串口能否收发数据，测试方法是将控制模块的串口与PC机的串口通过RS232标准相连接，并将串口的程序写到STC89C52上，然后用串口测试软件测试，如果串口能收发数据，便可开始对无线射频模块进行测试；

(3) 将无线收发模块与控制模块连接起来，上电进行测试，按照程序，上电时处于接收状态，看是否与程序吻合；

(4) 确认射频模块上电处于接收状态后，可测试nRF2401的第4管脚是否为1.1V左右，如果是，则说明VCO电感设计合理，否则要重新设计PCB板，此外，nRF401在没有数据接收时,仍会自动从DOUT发送随机数据，使用万用表进行测试时，该引脚电压应为2.5V左右。

4.2 系统测试

4.2.1 测试方法

(1) 首先让电路正常工作，把接收器放在一定的位置，将发射器从远处逐渐靠近接收器，可测到传送的最远距离。

(2) 在距离接收器一定的距离时，间隔一段时间就发送数据信息，可测出接收器的接收灵敏度。

(3) 比较发射器和接收器的数据显示是否相同，以测试传输数据的正确性。 4.2.2 功能测试及分析

由于无线通信环境的不确定性，各种环境下的传输效果是不尽相同的，路径损耗、建筑物影响、人体影响、外界干扰、多径现象和周围环境的吸收等都会对传输的距离产生一定的影响，只能在一个给定的条件下进行测试和评估。因此，分别选择了不同的试验场地来进行实验。

(1) 当建筑物很多的时候，数传模块两端均离地面1.5m（2.0m）高时，能够达到的最佳通信距离为5～10m；接收灵敏度为2～3秒；当发送端发送MESSAGE时，接收端能准确显示MESSAGE这段英文字符。

(2) 在空旷场地，数传模块两端均离地面1.5m高时，最远的通信距离能够达到50m；接收灵敏度为3～5秒；当发送端发送字母A时，接收端能准确显示。

但测试中的通信距离与数据手册上的说明相差较大，原因可能源于调谐天线。在实验中发现，当有人员走动或其它信号出现的时候，通信的距离会变得不稳定，这是由于天线是一个辐射器件，任何环境的改变都会影响天线的性能。

测试中还发现，在现场即使没有任何发送器，在nRF401的DOUT引脚上也会观察到微小的连续数字“噪声”。后来通过研究发现，当接收器打开时，环境中的任何信号（数据或噪声）都会被天线捕捉到并被解调。这就是所看到的系统中没有工作的发送器却存在“噪声”的原因。

通过对系统数据传输能力的测试，该系统发送和接收数据正确、可靠，各元件工作正常。在硬件连接正确的基础上，利用nRF2401进行串行数据接收及发送，收到了较好效果。

结论

此次设计将应用于无线通信领域，并且针对当前市场上无线产品的不足进行了改进。本文根据nRF2401的特点，提出了一种将其应用无线数据收发系统的实现方案。此方案采用了较完善的软硬件设计和抗干扰措施，保证了系统工作的安全性和可靠性，是一种较好的设计思路，具有通用性，便于投入实际应用。并且只要稍作改动就可以应用到小区传呼、工业数据采集、自动读表、警报和安全系统、无线键盘、无线操纵杆、家庭自动化、遥测和玩具等其他一些短距离无线通信领域，实现无线数据的双向传输，具有较好的市场应用价值。

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