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1、东北大学本科毕业设计（论文） 摘 要摘 要单片机自问世以来，就以其体积小、功能强、功耗低等优点在电子技术等相关领域得到了广泛的发展。在一般的通信系统中，传输数据采用的是有线方式，成本高、维护不方便，且在某些特殊的场合，布线困难甚至无法布线。随着无线通信技术的发展，数据传输可通过无线的方式实现，从而克服了上述的缺点。本文介绍了一个基于DF射频芯片的短距离无线数据传输系统，通过AT89S52单片机控制射频芯片DF(无线收发模块内部集成ASK调制/解调,包括通信协议及纠错处理功能)，实现了两个射频芯片之间在异步传输模式下进行数据的发射和接收，同时接收方通过AT89S52单片机的串口将收到的数据经RS
2、232接口电平转换后传给主机，主机调用Visual Basic 编写的串口调试窗口把收到的字符串以字符的形式显示在屏幕上。在系统的上位机部分，利用Visual Basic 6.0的MSComm控件作为开发工具，设计了一组人机交换界面，此调试界面不仅可以将从单片机传送来的信号数据送入计算机，按十六进制或两格十进制数据进行实时显示，而且能够收到的十进制数据储存为文本形式，以备之后再次的调用分析。在文章的结尾部分，通过对系统的反复测试并分析其结果，确定了此无线数据传输系统正常工作时的最远距离。经软硬件调试，该系统在PC与外设的数据交换中有一定的使用价值。 关键词：无线通信，AT89S52, DF无线
3、模块，Visual Basic 程序设计东北大学本科毕业设计（论文） Abstract东北大学本科毕业设计（论文） 目 录目 录毕业设计（论文）任务书I摘 要II第1章 绪 论11.1 无线通信技术概述11.2 短距离无线通信的特征21.3 课题背景及主要工作3第2章 系统相关技术介绍52.1 通信相关知识介绍52.2 并行通信和串行通信62.2.1 并行通信。62.2.2 串行通信。72.3 异步传输和同步传输72.4 DF无线传输模块介绍82.5 AT89S52单片机的简单介绍102.5.1 内部结构102.5.2 AT89S52单片机的引脚功能描述112.6 串口通信控件132.6.1
4、MSComm控件处理通信方式142.6.2 MSComm控件的常用属性152.5 本章小结15第3章 系统的硬件设计和软件实现163.1 单片机串口结构以及串口设置163.1.1 单片机的串口结构163.1.2 串行通信过程17(1) 串行口简介17(2) 串行口的控制173.1.3 单片机与PC机电平转换接口简介203.2 系统整体设计213.2.1 主机设计223.2.2 从机设计233.3 系统软件设计243.4 本章小结26第4章 系统测试与分析274.1 系统整体调试结果显示274.1.1 建立基于对话框的程序工程274.1.2 MSComm控件的事件及串行通信控件的使用284.2
5、程序运行实测284.3 本章小结30第5章 总结及展望315.1 系统设计与实现过程中遇到的困难315.2 不足之处和需要改进的方向335.3 工作展望33参考文献34致 谢36东北大学本科毕业设计（论文） 第1章 绪 论第1章 绪 论1.1 无线通信技术概述无线通信系统(Wireless Communication System) 也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三部分组成，是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，在移动中实现的无线通信又被称移动通信，该技术的发展始于上世纪20年代，经历了五个发展阶段1。第一阶段从上世纪20年代到40年代，
6、为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，起代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到3040MHz。可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。这一阶段的特点是从专用移动向公用移动网过度，接续方式为人工，网容量较小。第三阶段从60年代中期至70年代中期，使用150MHz和450MHz频段，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。这一阶段是移动通信系统改进和完善的阶段，其特点是采用大区制，中小容量，使用45
7、0MHz频段，实现了自动选频和自动接续。第四阶段从70年代中期至80年代中期，这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS）,建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。第五阶段从80年代中期开始，这是数字移动通信系统发展和成熟时期，开发了新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与ISDN等兼容。实际上，早在70年代末期，当模拟蜂窝系统还处于开发阶段时，一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究。到80年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网（GSM）的体系。目前，正
8、处在第五阶段的第三代数字移动通信系统时代。这一时代的特点是通信频带进一步加宽，数据业务所占的比重大幅度增加，全面走向移动多媒体通信。当今无线移动通信的发展主要体现在五大技术的发展中：一是举世瞩目的3G技术，二是3.5Gghz宽带固定无线接入的推广应用，三是WLAN标准的选用，四是宽带无线技术新宠WIMAX，五是超宽带无线接入技术UWB2。这些技术的发展和应用促使无线移动通信的总体走势是接入多元、网络一体和综合布局。1.2 短距离无线通信的特征低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三大重要特征和优势3。首先，低成本是短距离无线通信的客观要求，因为各种通信终端的产销量都很大，要提供终端间
9、的直通能力，没有足够低的成本是很难推广的。其次，低功耗是相对其他无线通信技术而言的一个特点，这与其通信距离短这个先天特点密切相关，由于传播距离近，遇到障碍物的几率也小，发射功率普遍都很低，通常在1毫瓦量级。短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米内，就可以称为短距离无线通信。目前几种主流的短距离无线通信技术包括：高速WPAN技术；UWB高速无线通信技术，包括MB-OFDM、DS-UWB；WirelessUSB是一个全新无线传输标准，可提供简单、可靠的低成本无线解决方案，帮助用户实现无线功能。因此低速WPAN技
10、术和IEEE802.154Zigbee，Zigbee是一种低速短距离无线通信技术。它的出发点是希望发展一种拓展性强、易建的低成本无线网络，强调低耗电、 双向传输和感应功能等特色。ZigbeePHY和MAC层由IEEE802.15.4标准定义。IEEE802.15.4a是作为IEEE802.15.4的一个补充，其物理层的标准可能采用低速UWB技术。蓝牙底层PHY层和MAC层协议的标准版本为IEEE802.15.1，大多数标准的制订工作还由蓝牙开发小组SIG负责4。RFID是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输性来实现对被识别物体的自动识别。RFID技
11、术的发展得益于多项技术的综合发展，包括芯片技术、天线技术、无线技术、电磁传播技术、数据交换与编码技术等。一套典型的RFID系统有电子标签、读写器和信息处理系统组成。电子标签与读写器配合完成对被识别对象的信息采集功能；信息处理系统则根据需求承担相应的信息控制和处理工作。高速WPAN，目前主要应用于连接下一代便携式消费和通信设备。它支持各种高速率的多媒体应用、高质量声像配送、多兆字节音乐和图像文档传送等。低速WPAN，主要用于家庭、工厂与仓库的自动控制，安全监视、保健监视、环境监视，军事行动、消防队员操作指挥，货单自动更新、库存实时跟踪以及游戏和互动玩具等方面的低俗应用。1.3 课题背景及主要工作
12、目前，市场上的近距离无线通信技术主要有无线局域网Wi-Fi、蓝牙和一些专用标准 (如Adhoc网等) 的产品。一些大公司为开拓市场和应用领域，也在积极研究和制定一些新的无线组网通信技术标准，如无线USB、超宽带通信UWB和WiMAX等。无线数据传输广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。本文将重点研究短距离无线数据传输系统的实现，主要包括以
13、下几个方面。 (1) 在调研无线数据传输系统的实际应用基础上，本文完成了基于单片机的无线数据传输系统，并通过串口通信的方式把数据发送到PC机上，再调用串口调试工具将数据显示出来。自己动手焊了本无线数据传输系统的硬件电路，包括主机电路板和从机电路板；并编写了主机发送程序，从机接收程序，上位机显示程序。为实现此系统功能，对硬件设备进行如下选型，采用AT89S52单片机作为DF无线收发模块的编解码控制芯片，主机和从机分别焊接一个串口，单片机和串口之间通过RS232芯片进行电压转换。 (2) 硬件电路焊接完成后，开始设计系统软件，在Keil C开发环境下，用C语言编写单片机的内核程序；涉及到系统的上位
14、机程序，在Visual Basic 6.0环境下调用MSComm串口通信控件，编写一个串口调试工具，用此软件将收到的下位机字符串以文本的形式显示出来。(3) 在proteus 7.0上进行系统功能仿真，以保证所用程序正确、有效地执行，仿真完成后进行系统的实物调试。基本实现了预期的功能后，对该系统进行可靠性和有效性评估，主要是对其有效传输距离的测量，以及误码率的测试。(4) 最后，针对系统调试时反应出来的缺陷和不足，提出了优化方法，使其在操作上更简单，功能上更加复杂，对系统的软件也相应的作了升级处理，使整个系统具有一定的使用价值，而不仅仅停留在实验模拟的基础上。例如运用此系统控制PC机的自动开机
15、与关机，控制外设与PC机的数据传输以及PC机与外设的自动连接，本系统稍加改进就可以实现遥控器的功能，用于家用电器的自动化控制，高级玩具的智能控制等。-1-东北大学本科毕业设计（论文） 第2章 系统的理论知识介绍第2章 系统相关技术介绍本章首先介绍了无线数据通信方面涉及的基本概念、通信方式、通信系统组成结构；接着详细介绍本系统所用到的DF无线数据收发模块；详细描述了整个系统的控制芯片AT89S52，以及上位机显示窗口核心控件MSComm串口控件。2.1 通信相关知识介绍通信系统的作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。通信系统有以下几种分类方式：(1) 根据通信业务的种类不同，通信系统可以分为电话、电报、传真通信系统， 广播电视通信系统，数据通信系统等。(2) 根据信道中传输的信号是否经过调试，
