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基于单片机的无线传输样本
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本设计包含内容：源代码+毕业论文+开题报告+答辩稿
论文大概：
基于单片机的无线数据传输
摘
要
PTR2000是一种短程无线通信技术。本文给出了一种基于PTR2000技术的温度检测系统的硬件电路原理框图和通信程序流程图。本文以一远程温度检测系统为例,详细讲解了基于单片机无线数据传输技术的应用。本系统由温度检测单元,发送单元和接收单元构成,发送单元的MCU连接温度传感器,检测远程温度,处理后,通过无线数据收发模块PTR
2000发送给接收单元的PTR 2000；通过无线数据收发模块PTR
2000接受发送单元发送过来的温度数据,传送给PC机,并在PC机上显示当前温度。本文详细分析了上述实现原理,并给出了主要程序代码,并通过了测试,有较强的实用价值。
关键词：PTR 2000, AT89C52, DS18B20 ,调制/解调
目 录
第一部分 绪论…………………………………………………………
第二部分
系统设计及分析……………………………………
1、 如何选择无线数据传输模块………………………………………………
2、 PTR
2000的特点……………………………………………………
3、 DS18B20简介……………………………………………………………………
4、 MAX813简介……………………………………………………
5、 单片机和PTR2000的接口电路……………………………………
6、 计算机和PTR2000的接口电路……………………………………
7、 单片机的串口通信…………………………………………
第三部分
程序设计
1、 单片机程序设计…………………………………………………………
2、 PC机软件设计………………………………………………………………
第四部分
干扰分析
第五分 原理图
总
结…………………………………………………………………32
辞
谢…………………………………………………………………32
参考文献………………………………………………………… ……
32
外文摘要…………………………………………………………………33
第一部分
绪论
单片机以其高可靠性、高性价比,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到广泛的应用。
在一些特殊的应用场合中,单片机之间的远程通信不能采用有线的数据传输,例如采用有线的串、并行总线、IIC总线、CAN总线等,而是需要无线数据传输。目前市场上出现了多种无限数据传输模块,如PTR
2000、FB230等。无线数据收发模块的性能优异,其显著的特点是所需外围元件少,因而设计非常方便。模块在内部集成了高频发射、高频接受、PLL合成、FSK调制/解调、参数放大、功率放大、频道切换等功能,是目前集成度较高的无线数据传输产品。
该系统采集主要以Atmel公司的AT89C52单片机为控制处理核心,由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。AT89C52单片机是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机,片内带有一个8KB的可编程／可擦除／只读存储器；其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。
无限收发一体数传MODEM模块PTR2000芯片性能优异,在业界居领先水平,它的显著特点是所需外围元件少,因而设计非常方便。该模板块在内部需成了高频接收、PLL合成、FSK调制/解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能,因而是目前集成度较高的无线数传产品。
在本文中,主要说明单片机和无线数据收发模块
PTR
2000的组合,形成单片机的无线数据传输系统,与微机进行无线数据传输。包括：如何针对系统的需求选择合适的无线数据传输模块器件,如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路,如何编写控制无线数据传输器件进行数据传输的单片机程序,并简要介绍数字温度传感器DS18B0的应用。
第二部分
系统设计及分析
1、 如何选择无线数据传输模块？
据传输模块的关键器件是无线收发芯片。无线收发芯片的种类和数量比较多,如何在设计中选择所需要的芯片非常关键。可按以下标准来选择芯片或模块。
收发芯片数据传输的编码方式
采用曼彻斯特编码的芯片,在编程上会需要较高的技巧和经验,需要跟多的内存和程序容量,并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率,一般仅能达到标称速率的1/3。而采用串口传输的芯片,如nRF401系列的芯片,应用及编程非常简单,传送的效率很高,标称速率就是实际速率。
外围元件数量
芯片外围元件的数量决定了模块的体积和重量,以及整个系统的复杂性,应该选择外围元件少的收发芯片。nRF401是一个较为理想的选择,外围元件仅10个左右,无需声表滤波、变容管等昂贵的元件,只需要便宜且易于获得的4MHz晶体,收发天线合一。
功耗
由于无线收发芯片是应用在测控系统上,因此功耗非常重要,应该根据需要选择综合功耗较小的模块。
发射功率
在同等条件下,为了保证有效和可靠的通信,应该选用发射功率叫高的产品。
收发芯片的封装和管脚数
较少的管脚以及较小的封装,有利于减少PCB面积,适合测控系统的设计。
目前较为流行的无线收发芯片中,无论是从使用的方便性、传输速度还是输出功率等各个方面,nRF401均不失为一种较为理想的无线数据传输芯片,而PTR
2000正是一款基于nRF401芯片的无线数据收发模块。
2、 PTR
2000的特点：
该器件将接收和发射合接为一体；
工作频率为国际通用的数传频段433MHZ；
采用FSK调制/解调,可直接进入数据输入/输出,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合；
采用DDS（直接数据合成）+PLL频率合成技术,因而频率稳定性极好；
灵敏度高达—105bBm;
工作电压低（2.7V）,功耗小,接受待机状态电流仅为8μA；
具有两个频道,可满足需要多信道工作的场合；
工作数率最高达20kbit/s(也可在较抵速率下工作,如9600bps);
超小体积,约40×27×5mm3;
可直接与CPU串口进行连接（如8031）,也可以用RS232与计算机接口,软件编程非常方便；
标准的DIR引脚间距更适合于趼、嵌入式设备；
由于采用了低发射功率、高接收灵敏的设计,因此使用时无需申请许可证,开阔地时的使用距离最远可达1000米。
1)
PTR 2000无线数据传输模块是一种超小型、低功耗、高速率的无线收发数据传输模块。PTR
2000的通信速率最高可以为20bit/s,也可以工作在其他速率,如4800bit/s、9600bit/s。采用FSK调制/解调,可直接进入数据输入/输出,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合；采用DDS（直接数据合成）+PLL频率合成技术,因而频率稳定性极好；灵敏度高达—105bBm;
工作电压低（2.7V）,功耗小,接受待机状态电流仅为8μA；具有两个频道,可满足需要多信道工作的场合；可直接与CPU串口进行连接（如8031）,也可以用RS232与计算机接口,软件编程非常方便；由于采用了低发射功率、高接收灵敏的设计,因此使用时无需申请许可证,开阔地时的使用距离最远可达1000米。
2）PTR
2000的引脚如图1所示。
VCC：正电源,2.7~5.25V。
CS：频道选择,CS=0,工作频道1,即433.92MHz；CS=1,工作频道2,即434.33MHz。
DO：数据输出。
DI：数据输入。
GND：电源地。
PWR：节能控制。PER=1正常工作状态,PWR=0为待机微功耗状态。
TXEN：发射接收控制,TXEN=1时模块为发射状态,TXEN=0模块为接收状态。
3）在软件编程过程中,对PTR
2000的工作模式和工作频道的选择尤为重要,表1给出了该模块的工作模式控制及工作频道的选择方式。
表1
模块工作模式控制及工作频道选择表
模块接脚输入电平 模块状态
TXEN CS PWR 工作频道号 器件状态
0 0 1 1 接收
0 1 1 2 接收
1 0 1 1 发射
1 1 1 2 发射
x x 0 待机
4）PTR
2000的应用。
无线数据传输模块在无法使用有线数据传输的场合,或者是为了保证安全,采用无线数据传输模块和单片机配合进行数据传输的方案较为理想。由于PTR2000无线数据传输模块可以利用串口进行数据传输,所以可以利用其工作为单片机和微机之间数据传输的安装。典型的应用如下图。
4.1
发送
PTR2000的通信速率最高为20Kbit/s,也可工作在其它速率如4800bps、9600bps下,无需设置PTR2000的工作速率。
在发送数据之前,应将模块先置于发射模式,即TXEN=1。然后在等待至少5ms后（接收到发射的转换时间）才可以发送任意长度的数据。发送结束后应将模块置于接收状态,即TXEN=0。发射到接收的转换时间为5ms。
4.2
接收
接收时应将PTR2000置于接收状态,即TXEN=0。然后将将接收到的数据直接送到单片机串口或经电平转换后送到计算机。
4.3
待机模式
当PWR=0时,PTR2000进入节电待机模式,此时的功耗大约为8μA,但在待机模式下不能接收和发射数据。
PTR2000
除了应注意在发送、接收和待机模式下的编程外,还需注意在无信号时,PTR2000的串口输出的是随机数据,此时,可定义一个简单的通信协议,如在发送时,在有效数据这前加两用人才个（或多个）字节的固定标志,以便在接收一方的软件中检测该固定标志并将其作出了为下式数据的开始。
为了使系统能够可靠地通信,在编程时应设计通信协议,并应考虑数据的纠检错,检错可采用较验方式或更好的CRC校验方式。
3、
DS18B20简介
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20内部结构如图3所示,主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图4所示,DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。
ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
图3
DS18B20的内部结构
图4
DS18B20的管脚排列
（a）初始化时序
（b）写时序
（c）读时序
图5
DS18B20的工作时序图
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H,＋25.0625℃的数字输出为0191H,－25.0625℃的数字输出为FF6FH,－55℃的数字输出为FC90H。
23 22 21 20 2－1 2－2 2－3
2－4
温度值低字节
MSBLSB
S S S S S
22 25 24
温度值高字节
高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成,使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下：
0 R1 R0 1 1 1 1 1
MSBLSB
R1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”,9位精度,最大转换时间为93.75ms；R1R0=“01”,10位精度,最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”,11位精度,最大转换时间为375ms；R1R0=“11”,12位精度,最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。
高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝,每一次上电复位时被刷新；第6、7、8字节未用,表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码,可用来保证通信正确。
3DS18B20的工作时序
DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序,如图5（a）（b）（c）所示。
主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换,再读出温度转换值。假设一线仅挂接一个芯片,使用默认的12位转换精度,外接供电电源,可写出完成一次转换并读取温度值子程序GETWD。（见附录程序部分）
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