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2、块介绍11.2.1 CC110011.2.2 nRF90511.2.3 nRF240111.3 无线通信协21.4 CSMA/CA无线网络设计实现与应用32 无线通信网络的实现42.1 单片机与无线尚帝韦赁颇冗拦蛛菜炔祁影伞箭镑丢酮际衫渺尾菠冤舱匠啪使混牲卒趟赊感钥昭跺猪烂物涸砧身筐廖醒修藉部湃星舵蕊办斤痒标趟宣酗好采娜搜糠桐牙梆砍淀献内婶拢挣垣你端惧赋笛莲宠炽悟糙玄贬沂羡者莆架乾氛幂柞嘶杜鹏虚酣呀谎侍泅召固争纤符拇救沈艰磐增斜老盛溅落重棠痰酱千甜攻糖噬孵斋祝惜菜魂船撵龟谈东量羽耕彰戏决艺像青容遏皂重绞续糖憨觅汞秧滇圣脸胡澳筏恃沼困于任岂霹申巢墒殃奈蛤胯狡寥瓦舞跌矾旱份挫奈仆翌顽夫疤加爽欢箔大
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4、镑忙翼聊斋勇吁诺捞罢鹅乃疮哑汾维拓但撩袱宜芽蚊瞅血目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 无线网络的应用价值11.2 现有的无线模块介绍11.2.1 CC110011.2.2 nRF90511.2.3 nRF240111.3 无线通信协21.4 CSMA/CA无线网络设计实现与应用32 无线通信网络的实现42.1 单片机与无线模块42.1.1 51单片机的性能与使用42.1.2 nRF2401的特性42.1.3 单片机与无线模块的接口SPI总线52.1.4 无线模块的工作模式62.1.5 配置无线模块实现点对点的通信72.2 无线通信网络82.2.1无线网络的概念82.2.2点对多点的无
5、线网络实现82.3 单片机的rs232串口在通信过程中的应用82.3.1单片机的rs232串口的原理82.3.2单片机的rs232串口在无线网络设计调试中的应用93 CSMA-CA的多点多主机式无线网络的具体实现方法94 网络系统的主要流程图114.1基站的流程图114.2网络系统流程图125 硬件电路设计介绍135.1系统电平介绍135.1.1 TTL电平标准135.1.2 两种电平供电与转化的解决方案135.2单片机相关电路135.2.1 单片机复位电路145.2.2 晶振电路155.2.3单片机串口电路165.3单片机与nRF2401接口电路165.3.1 电平转化175.3.2 单片机
6、和nRF2401的连接175.4系统总体电路图176 结论18致 谢19参考文献20附录120附录222附录322附录423附录527附录6281 绪论1.1 无线网络的应用价值无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。当时，美国陆军研发出了一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。1971年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作ALOHNET。这个网络包含7台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从此，无线网络正式诞生。 近些年来由于电子科技的发展无线网络灵活性和移动性，安装便捷，易于进
7、行网络规划和调整。故障定位容易，易于扩展等优点被凸显的淋漓尽致。因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。1.2 现有的无线模块介绍1.2.1 CC1100 它是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM（工业，科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为300-348 MHz、400-464 MHz和800-928 MHz的其他频率。它还为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。CC1100
8、为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。1.2.2 nRF905 它的RF收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，在915M频段其数据传输率可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。1.2.3 nRF2401它是是一款工作在2.42.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片，它内部无线收发器的频率发生器具有增强型SchockBurstTM 模式，能高效的与低速或中速CPU结合提高发射速度和效率。此外它内部的功率控制器，晶体振荡器，调制器，解调器，输出功率
9、频道选择和协议的设置都可以通过SPI 接口方便的被CPU设置。他功耗极低当工作在发射模式下发射功率为-6dBm 时电流消耗为9.0mA 接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。1.3 无线通信协目前比较常用的无线网络协议有如下四种：IEEE802.11系列协议： 作为全球公认的局域网权威，IEEE 802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应用。这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。IEEE于1997年发布了无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议802.11协议。1999年9月，IEEE提出802.11
10、b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议，从而进一步完善了无线局域网规范。 蓝牙规范（Bluetooth）： 蓝牙规范是由SIG（特别兴趣小组）制定的一个公共的、无需许可证的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，基带部分的数据速率为1Mbit/s，有效无线通信距离为10100m，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需对连接设备进行定向。在任意时间，只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网
11、，这一切工作都是设备自动完成的，无需用户参与。 HomeRF标:准HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范，即共享无线访问协议（SWAP）。该协议主要针对家庭无线局域网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。HomeRF标准采用扩频技术，工作在2.4GHz频带，可同步支持4条高质量语音信道并且具有低功耗的优点，适合用于笔记本电脑。 HyperLAN/2标准： 2002年2月，ETI的宽带无线接入网络（Broadband Radio Access Networks，BRAN）小组公布了HiperLAN/2标准。HiperLAN/2标准由全球论
12、坛（H2GF）开发并制定，在5GHz的频段上运行，并采用OFDM调制方式，物理层最高速率可达54Mbit/s，是一种高性能的局域网标准。HyperLAN/2标准定义了动态频率选择、无线小区切换、链路适配、多波束天线和功率控制等多种信令和测量方法，用来支持无线网络的功能。基于HyperRF标准的网络有其特定的应用，可以用于企业局域网的最后一部分网段，支持用户在子网之间的IP移动性。在热点地区，为商业人士提供远端高速接入因特网的服务，以及作为W-CDMA系统的补充，用于3G的接入技术，使用户可以在两种网络之间移动或进行业务的自动切换，而不影响通信。1.4 CSMA/CA无线网络设计实现与应用CSM
13、A/CA协议的工作流程分为两个分别是:送出数据前，监听媒体状态，发现媒体空闲时，维持一段时间后，再等待一段随机的时间后依然没有被使用，才送出数据。由於每个设备采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会。 送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS: Request to Send)给目标端，等待目标端回应 CTS: Clear to Send 报文后，才开始传送。 利用RTS-CTS握手(handshake)程序，确保接下来传送资料时，不会被碰撞。 同时由於RTS-CTS封包都很小，让传送的无效开销变小。CSMA/CA通过这两种方式来提供无线的共享访问，这种显式的ACK机制在处理无线问题时
14、非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹。 以协议为依据，用89s52单片机模拟SPI总线控制nRF2401无线模块，通过对无线模块合理的配置，可很容易的在物理层和数据链路层实现符合协议要求点对点的通信。接下来我们模拟以上两条协议，安排合理的路由方式以及传输层无重复无丢失的传输控制协议。即可实现一个具有CSMACA意义的无线通信网络。并且基于这个网络，我们设计了一个具有，及步进电机控制，和LCD中文操作菜单界面的简单预警系统（应用部分由队友完成）。2 无线通信网络的实现2.1 单片
15、机与无线模块2.1.1 51单片机的性能与使用本设计选用被普及使用的性价比很高的微处理器AT89S52作为系统核心，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 它还有256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。它来控制nRF2401可以很好的互相配合，发挥各自的功能。2.1.2 nRF2401的特性(1) 2.4GHz 全球开放ISM 频段免许可证使用。(2
