基于51单片机的无线通信

信息工程学院

课程设计报告书

题目: 基于51单片机的无线通信

课程：数字通信系统课程设计

专业：电子

班级： 0314411

学号： 0

学生姓名：田紫龙

指导教师：黄双林

2017年 06月 18日

摘要

本文设计了一种以AT89S52单片机为控制核心的无线通信控制模块，详细说明了该系统的基本原理、主要电路、硬件框架以及软件框架。整个系统采用模块化设计，主要包括单片机与下位机之间的无线通信控制电路，以及无线通信模块与51单片机之间通信接口电路。该通信控制系统通过51单片机和nrf2401的spi通信，从而通过无线通信控制模块形成与下位机的联系，控制下位机运动控制器，并且将通信接收的数据保存到扩展的存储器内。

本模块的通信方法简便，除了可以进行远程实时控制外，还可广泛的应用于工业监控和数据采集系统。本系统具有性能可靠、抗干扰能力强、功耗低、性价比高等优点，在无线通信领域具有重要的应用价值和良好的发展前景。

关键字：无线通信控制；AT89S52；nRF2401；串行通信

目录

1 绪论 (1)

2 总体设计 (2)

3 各个模块简介 (3)

1.单片机STC89C52和nRF2401的接口电路 (3)

无线模块简介 (4)

1602简介 (4)

4 各个模块设计 (10)

硬件电路板的设计 (10)

软件程序设计 (11)

主程序模块 (11)

结果与分析 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

1 绪论

伴随着短距离低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。

以往的无线产品存在范围和方向上的局限，例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器NRF24L01设计，采用89C52单片机完成数据的处理和控制择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。

本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的点对点数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。

2 总体设计

本设计使用M3单片机和51单片机通过nRF24L01模块进行通信实现51单片机发送字符到M3单片机上显示。系统原理框如图所示.

图 2.1系统原理框图

当51单片机通过spi对2401进行数据读写完毕后，2401将储存的字符通过射频技术发送给等待的2401，这时M3对2401接受到的数据进行读写，然后再TFT屏上显示接收到的内容。

3 各个模块简介

1.单片机STC89C52和nRF2401的接口电路

STC89C52有UART和SPI接口,而nRF2401用的是DRI、CLK和DATA三线传输。考虑到速率的因数, STC89C52和nRF2401的连接准备用SPI接口实现。SPI(Serial PeriPheral Interface,串行外设接口)接口是一种同步串行外设接口,它可以使MCU和各种外围设备进行通信以交换信息。外围设备包括Flash RAM,网络控制器,LCD显示驱动器,A/D转换器和MUC等。

图4说明了一个典型的SPI主从式总线结构。它使用3根线连接了所有的设

̅̅̅̅̅̅脚来选择从设备。备。主设备通过并行的4个管脚来控制各个从设备的SS

图2典型的SPI主从式总线结构

1、MOSI (Master Output Slave Input):

这个1bit的信号直接连接主设备和从设备。信号通过MOSI线从主设备串行传输到从设备。因此,对主设备而言,MOSI是信号输出端口,对从设备而言,则是信号输入端口。在这条线上,一个Byte的信号通过高位(MSB)到低位(LSB)的传输。

2、MISO (Master Input Slave Output):

通过这个1bit的信号线,信号由从设备传输到主设备,因此它是主设备的信号输入端口,从设备的信号输出端口。信号同样是从MBS到LBS的传输。

3、SCK (SPI Serial Clock):

这个信号来同步所有设备的进出MOSI和MISO的数据。它通过主设备的8个时钟周期来驱动,允许交换串行线上的1个Byte的信号。

̅̅̅̅̅̅ (Slave Select)

4、SS

̅̅̅̅̅̅管脚保持低电平来选择该从设备。显然只有主设通过使某个从设备的SS

̅̅̅̅̅̅管脚保持高电平)才能驱动这个系统。主设备通过软件,利用端口来备(它的SS

选择从设备。通过阻止MISO线上的冲突,来保证主设备每次传输只选择一个从

̅̅̅̅̅̅管脚可以和SPI的状态寄存器SPSTA中的MODF一设备。在设置主设备时,SS

起工作来阻止多个主设备一起驱动MOSI和SCK。

无线模块简介

NRF24L01 无线模块，采用的芯片是 NRF24L01，该芯片的主要特点如下：

1）全球开放的 ISM 频段，免许可证使用。

2）最高工作速率 2Mbps，高校的 GFSK 调制，抗干扰能力强。

3） 125 个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。

4）内置 CRC 检错和点对多点的通信地址控制。

5）低工作电压（~）。

6）可设置自动应答，确保数据可靠传输。

该芯片通过 SPI 与外部 MCU 通信，最大的 SPI 速度可以达到 10Mhz。本章我们用到的模块是深圳云佳科技生产的 NRF24L01，该模块成熟度和稳定性都是相当不错的。该模块的外形和引脚图如图所示：

图 NRF24L01 无线模块外形和引脚图

模块 VCC 脚的电压范围为 ~，建议不要超过，否则可能烧坏模块，一般用电压比较合适。除了 VCC 和 GND 脚，其他引脚都可以和 5V 单片机的 IO 口直连，正是因为其兼容 5V 单片机的 IO，故使用上具有很大优势。

1602简介

字符液晶显示模块，可显示数字和字母。与数码管相比显示内容更丰富，而且编程简单。它能够显示系统的当前工作时间、时间以及温度传感器检测到的温度。