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1、课程设计题 目短距离无线数据收发系统设计学生 频学号1113014162所在院（系）物理与电信工程学院专业班级电子1105指导教师伟完成地点博远楼C10192014年12月10日摘要无线射频技术作为本世纪最有发展前景的信息技术之一，已经得到业界的高度重 视。该技术利用射频方式进行非接触双向通信，可以自动识别目标对象并获取相关数据， 具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。这是一款基于001101 通信模块的简单无线通信系统，该系统由发射模块和接收模块组成，以STC89C51单片 机为核心，以单片机应用技术、无线收发技术为理论基础，实现数据的无线收发与状态 的显示。该系统的传输
2、距离可以达到2km。研究成果对无线通信的普与具有重要意义。 关键词：STC89C52； CC1100H模块；无线收发；AbstractRadio frequency technology as this centurys most promising one of information technology, has been attached great importance to the industry. The technology uses radio frequency two-way communication approach to non-contact, automati
3、c target recognition and access to relevant data,high precision,ability toadapt to the environment,strong anti-jamming,quick operation and many other advantages. This is a communication module based on the simple CC1101 radio remote control system, the system consists of transmitter module and recei
4、ver modules, with STC89C51 MCU core, SCM applications,wireless transceiver applications based on the theory, wireless transceivers for data and status display.The distance of systems transmission up to 2km. The research is important to be extensively spread in wireless communication. content of this
5、 paper includes;Key words: STC89C51; CC1100H; Wireless transceiver引言41设计任务分析41.1无线收发原理概述41.2课题研究的背景和意义41.3设计容与要求42硬件电路的设计52.1 STC89C51微控制器52.2 CC1100H通信模块的设计62.2.1 CC1100H 模块简介 62.2.2 CC1100H模块底座的设计72.3 电源电路的设计72.3.1电源供电方式设计72.3.2电源部分对射频电路的抗干扰设计82.3.3模块电源解决方案82.4串口的制作92.5单片机与CC1100H模块的SPI接口 93 无线通信模
6、块的程序设计与实现103.1 CC1100H模块的配置方式103.2 CC1100H 模块、？接口介绍 113.3 CC1100H模块无线收发流程123.4 CC1100H模块发送接收程序设计93.4.1通信模块发送数据的一部分程序与注解103.4.2通信模块接收数据的一部分程序与注解104 电路调试115 结论12辞13参考文献14附录15引言近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。而无线通信技 术又有着集成化，低功耗，易操作的发展趋势。目前，一些只由微控制器和集成射频芯 片构成的无线通信模块不断推出，这种微功率短距离无线数据传输技术在工业、民用等 领域得到应用广泛。无线
7、数据传输系统结构微功率短距离无线数据传输技术作为一种无 线通信实用技术，一般使用单片射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用 或通用无线通信模块，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能。本 课题主要研究的是由STC89C51单片机最小系统和CC1100H无线通信模块组合而成的无 线通信系统。1设计任务分析1.1无线收发原理概述无线收发顾名思义，就是将两块通信模块以空气为传输介质来实现发送和接收数 据。发送时，通过模块中携带数据的变化高频电流，在天线上形成电磁波信号，发送 出去。而接收端中，天线将接收到的电磁波信号转换为携带数据的变化高频电流。 1.2课题研究的背景和意义随
8、着现代通信技术的飞速发展，近距离无线通信技术呈现出良好的发展势头。受 到越来越多人的关注。因为在现实生活中存在着许多这样的应用情况，当然传统的无 线通信技术虽然能够满足要求，但免不了存在成本高，体积大，功耗大的问题，这时 成本小，体积小，功耗低的短距离无线通信技术就发挥了它的优势，尤其在传统无线 通信系统难于或者不便于覆盖到的区域，短距离无线通信技术可以在近距离围实现相 互通信或相关操作。无线数据传输系统已成为当今通信业乃至整个信息业的热点，广 泛应用于无线遥控、报警、无线局域网、军事通信等围，具有一定的实际应用价值。 通常情况下，单片机在获取数据后，还需要将数据传送出去。有线数据传输依赖于有
9、 线的线路，例如采用有线的串、并行总线等。有线的线路具有成本比较高、维护不方 便等缺点。无线数据传输是在有线数据传输的基础上发展起来的，而无线数据通信则 是通过发射模块和接收模块来传送数据的，具有不占空间、成本低、可靠性高、维护 方便与传输过程中的干扰小等优点，提高了传输过程中的可靠性。1.3设计容与要求利用STC89C51单片机控制无线射频 CC1100H模块实现数据收发，工作频率 433MHz，通信距离 02km。要求与数据：（1）实现基本收发并将接收到的数据通过串口在电脑上显示；（2）掌握单片机编程的基本思想，了解STC89C51的基本结构与特性;（3）了解CC1100H模块的结构，掌握
10、其在无线传输中所起的作用；（4）学习Keil C51，protel99，串口调试助手等软件的使用方法；（5）掌握C语言程序的输入，运行和调试方法。2硬件电路的设计2.1 STC89C51微控制器时钟计数外部叩断控制端P0出P2 P3申行通信图2-1 STC89C51原理图（1）51单片机原理图如图2-1所示，包含下列几个部件：-一个 8 位 CPU;-一个片振荡器与时钟电路；-4KB程序存储器；-128B RAM数据存储器；-可寻址64kb外部数据存储器和64kb外部程序存储空间的控制电路;-32条可编程的I/O线（4个8位并行I/O端口）；两个16位的定时/计数器；一个可编程全双工串行口；
11、5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。（2）STC89C51引脚说明 电源引脚VCC +5V电源VSS 接地端 外接晶体引脚XTAL1外接晶振输入端XTAL2外接晶振输入端 输入输出引脚P0.0P0.7不作为地址/数据线使用时，可作为准双向I/O 口使用。但必须 外接上拉电阻。P1.0P1.7带上拉电阻的8位准双向通用I/O 口 oP2.0P2.7带上拉电阻的8位准双向通用I/O 口。访 问片外存储器时，P2 口用作高8位地址线。P3.0P3.78位准双向I/O接口，每个引脚还具有第二功能 控制线RST是复位端。当RST端出现持续两个机器周期以上的高电平时，即可实 现复位操作。2.2 CC110
12、0H通信模块的设计2.2.1 CC1100H模块简介模块的芯片采用 Chipcon公司的CC1101 ,模块原理如图 2-2所示，是根据 SmartRF技术以0.18mmCMOSH艺制成的一款低成本单片U HF收发器，具有功耗低、电 压低、体积小、灵敏度高等特点。电路主要工作在315、433、868和915MHz的ISM 和SRD （短距离设备）频率波段，也可以设置为300348MHz、400464MHz和800 928MHz的其它频率。CC1101集成了一个高度可配置的调制解调器，支持不同的调制格 式，其数据传输率最高可达500kbpso CC1101在1.83.6V的低电压下工作，其灵敏
13、度为-110dBm，在所有工作频率波段上，可编程输出功率为-3010dBm。SJLKIs(iyme一3-T5UVDD .IXJUMLSJCrLKJ：!-XVUDAVDDAVUURFX芸! -v-ltk_专3 UMC3 JtrllriF图2-2无线通信模块原理图(1) VCC(5V)脚接电压围为4.5 V到5.5 V之间，推荐电压5V,不能在这个电压区 间之外。(2) VCC(3.3V)脚接电压围为3V-3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V 将 会烧毁模块。这里使用LM1117-3.3V芯片转换得到。(3) 硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO 口模拟SPI 不
14、需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。(4) 17脚、18脚为接地脚，需要和母板的逻辑地连接起来。2.2.2 CC1100H模块底座的设计CC1100H模块的SPI底座如图2-3设计，封装采用标准的DIP。图2-3 CC1100H模块的底座设计2.3 电源电路的设计2.3.1电源供电方式设计本实验供电电源一共设计了三种供电方式。一种是普通外接杜邦线供电接口，这 种供电模式简洁方便；第二种是采用连接isp仿真器下载口供电，此种方法是因为自己 有仿真器的缘故加上的，利用的这个仿真器课方便得对程序进行编译仿真，这种方法 可以利用电脑的USB电源，方便调试，缺点是芯片只能用仿真芯片
15、；第三种是USB供电 电源接法如图2-4所示，此种方法是综合上述两种方法的优点，便于在电脑旁调试。2.3.2电源部分对射频电路的抗干扰设计射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。MCU和其 它耗电量大的芯片会在每个部时钟周期，短时间突然吸入大部分电流，如果不在CC1101的电源供电端采取合适的电源去耦，必将引起电源线上的电压毛刺，在靠近电 源输入端加入去耦和旁路电容，如图2-5所示。在CC1100H模块的电源供电端加入了两 个220 口F的去耦电容和1个旁路电容，去耦电容能够有效的去除电路之间的耦合效 应，旁路电容能够去除高频噪声。在MCU和其它芯片的电源供电端也分别加入去耦和旁 路电容，以减少电源噪声带来的影响。2.3.3模块电源解决方案采用5V电压，通过LM1117-3.3将其稳压到3.3V。这种方案的优点是线性稳压芯 片的价格便宜，输出电压纹波小。电路接法如图2-6所示Vd; A75V1 TAB7c _ 一 _OUT 二 村 GND十7% C210；r F Taai.Muici _L n10/J Tuit 广、图 2-6 lm
