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1、课 程 设 计 报 告学 院：专业名称：学生姓名：指导教师： 本科课程设计报告1时 间：课程设计任务书题 目 ： 基 于 单 片 机 的 计 算 机 之 间 无 线 通 信 的 实 现一 、 设 计 内 容1.制 作 实 物 实 现 计 算 机 之 间 的 无 线 通 信 。2.设 计 硬 件 PCB 电 路 板 ， 并 焊 接 ， 编 写 程 序 ， 调 试 以 实现 指 定 的 功 能 ； 编 写 上 位 机 界 面 ， 使 得 使 用 简 单 ， 可 操 作 性 强 。3.要 求 系 统 可 靠 、 稳 定 。二 、 进 度 要 求1了解设计内容 2 天2方案设计 3 天3系统设计 4
2、天4结果分析 2 天6撰写设计报告 2 天7汇报 1 天学 生 指导教师目录 本科课程设计报告1摘 要 .2引言 .31.课程设计目的 .32.方案设计 .42.1 系统组成及功能概述 .42.2 系统硬件设计 .62.2.1 供电部分 .62.2.2 USB 转串口模块 .72.2.3 单片机系统 .92.2.4 无线模块 .102.3 软件设计 .112.3.1 SPI 初始化程序设计 .112.3.2 发送子程序设计 .122.3.3 接收子程序设计 .122.3.4 上位机程序设计 .133.实验结果及分析 .134.结束语 .145.参考文献 .156.致谢 .157.附录 .16
3、本科课程设计报告2摘 要本文给出了一种基于 STM8 系列单片机的无线通信系统的设计与实现方案，介绍了系统的结构组成，介绍了单片机作为核心控制器是如何连接 PC 机和无线收发器的。单片机通过串口接收 PC 机发来的信息，通过校验数据接收是否丢包，然后通过 SPI 与无线模块通信将数据发送出去。接收端接收到信息后再通过串口发给另外的 PC 机从而实现计算机之间的通信。实验结果表明，该方案运行稳定，对实际的无线通信有参考价值。关键词： 无线通信；STM8；NEF24L01基于单片机的计算机之间无线通信的实现 本科课程设计报告3引言无线通信在科学技术发展的今天已经变得越来越重要，并且已渗透到社会的各
4、个角落，有着广阔的市场和业务需要。 目前主要的无线技术有：蓝牙(Bluetooth)，红外数据 传输(IrDA)，无线局域网(WiFi)等 。Bluetooth 是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。但同时其应用成本升高，普及难度增大，且通信速率较慢；IrDA 是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术，但它对于点对多点的通信
5、显得无能为力，且红外技术只能在视线可以达到的范围内定向传输，中间不能有任何阻挡，同时要求通信设备的位置相对固定，这样就无法应用于移动设备；WiFi 是以太网的一种无线扩展，主要目的是提供 WLAN 接人，但由于其硬件实现需要很大的容纳空间，且往往在商用计算机系统中实现，这就限制了其在工业领域，尤其是在某些不依赖通用计算机的特殊工业场合的应用。针对这些问题提出了一种功耗低、成本低且利于在嵌入式系统中实现的通用无线通信系统，它基于无需申请就可使用的 2.4G ISM 频段，可广泛适用于消费类电子、无线遥控玩具、汽车用自动化、家庭自动化控制及建筑安全装置等领域。1. 课程设计目的掌握了解单片机硬件的
6、设计方法、单片机编程和 SCI、SPI 的通信原理。课程设计主要以制作实物为主，设计、制作、焊接和调试 PCB 电路板，编写单片机程序和上位机程序，最后再综合调试，完成基于单片机的计算机之间无线通信的整个设计。 本科课程设计报告42. 方案设计2.1、系统组成及功能概述系统主要包括两个分别具有收发功能的无线通信模块，每个模块均由单片机和无线收发模块组成。系统的原理框图如图 1 所示，发送时，单片机接收到来自计算机的串口信息，经过校验后，通过 SPI 总线向 RF 写入控制命令及所需发送的数据，RF 通过天线发送出去；接收时，单片机通过 SPI 总线读取 RF 的工作状态，获取芯片相关信息及接收
7、到的数据，再通过串口发送给计算机。两个收发模块之间相互通信，从而实现数据的无线传输。图 1.通信系统结构图在系统结构中，单片机作为主控制器，需要完成数据的处理和对系统的控制。选用意法半导体公司的 8 位单片机 STM8S103F3P6。STM8S103 系列单片机具有高级 STM8 内核，具有 3 级流水线的哈佛结构，内核为扩展指令集。具有更低的系统成本，高性能和高可靠性，16MHz CPU 时钟频率，完善的文档和多种开发工具选择。其外设丰富，和本文中相关的外设有，带有 32 个中断的嵌套中断控制器 ，6 个外部中断向量，最多 27 个外部中断；16 位通用定时器，带有 3 个捕获/ 比较通道
8、(IC、OC 或 PWM)；带有 8 位预分频器的 8 位基本定时器；带有同步时 本科课程设计报告5钟输出的 UART；SPI 接口最高到 8Mbit/s；32 脚封装芯片上最多有 28 个 I/O ，包括 21 个高吸收电流输出非常强健的 I/O 设计，对倒灌电流有非强的承受能力等。另外其使用简单，2.95 到 5.5V 工作电压，灵活的时钟控制，4 个主时钟源，带有时钟监控的时钟安全保障系统，永远打开的低功耗上电和掉电复位等等。其完全能够满足本系统的设计需要。2.4G 无线模块用以实现无线通信的功能，通信的可靠性需要满足要求。我们直接使用一种 2.4G 无线收发模块，其使用的是 NRF24
9、L01 芯片。NRF24L01 是一款工作在 2.4-2.5GHz 世界通用 ISM 频段的单片收发芯片，无线收发器包括：频率发生器 增强型 SchockBurstTM 模式控制器 功率放大器 晶体放大器 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 接口进行设置极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为 6dBm 时电流消耗为 9.0mA 接受模式为12.3mA 掉电模式和待机模式下电流消耗模式更低。其具有以下优点：1、支持六路通道的数据接收，低工作电压：1.93.6V 低电压工作；2、高速率：2Mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置 1Mbps或者 2Mbps 的空中传输速率） ；3、多频点：125 频点，满足多点通信和跳频通信需要；4、超小型：内置 2.4GHz 天线，体积小巧，15
