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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 基于nRF2401的短距离 无线传输系统 专 业: 通信技术 班 级: 通技07-1 学 号: 0710207133 姓 名: 张仕凤 指导教师: 曾宝国_ 二九年十二月二十二日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名张仕凤学号0710207133班级通技07-1专业通信技术设计（或论文）题目基于nRF2401的短距离无线传输系统指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备注曾宝国助教四川信息职业技术学院电子系教师13198236193设计（论文）内容：利用专用无线传输芯片nRF2401，实现一个简易的短距离无线传输系
2、统，要求达到的主要功能或技术指标如下：(1) 利用按键输入待传送的字母或数字，并在发射部分显示出来，然后将其发送出去，并以红色LED 亮指示发送完毕；接收方在收到信息后，以红色LED灯亮指示收到，并在接收部分LCD上显示收到内容。(2) 采用单工通信。(3) 有效传输距离不小于10m。进度安排：1. 收集有关资料并消化吸收-第46周； 2. 制定设计方案-第7周；3. 硬件设计-第78周； 4. 系统仿真测试和硬件制作-第912周； 5. 撰写设计报告-第1314周；6. 准备毕业答辩-第15周。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 李庭贵.单片机应用技术及项目化训练.
3、西南交通大学出版社,2009.12 张崇.于晓琳.刘建平.单片2.4GHz无线收发一体芯片nRF2401 及其应用J.国外电子元器件,2004(6):34-36.3 陈丽娟.常丹华.基于nRF2401芯片的无线数据通信系统J.电子器件,2006,29(1):248-250.4 汤平波.单片机系统的电平转换技术.计算技术及自动化J,2006,15(4):71-74.5 凌阳大学计划网站 6 nRF2401A Product Specification.pdf ww.nvlsi.no 7 无线传输模组使用说明书审批意见 教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，
4、指导教师一份 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目录摘要1第1章设计方案21.1设计要求21.2技术要求21.3总体方案2第2章硬件设计42.1nRF2401A 模块42.1.1nRF2401A芯片简介42.1.2nRF2401A电路设计52.1.3电源指示电路62.1.4接口电路62.2单片机最小系统72.3按键模块82.4液晶显示模块82.4.1LCD1602的引脚功能82.4.2LCD1602的显示操作92.574LVC425电平转换模块122.6电源模块142.6.15V DC电源电路142.6.23.3V DC电源电路14第三章软件设计163.1主程序流程163.2初始化程序
5、173.3数据发送程序183.4数据接收程序19总结21致谢22参考文献23附录1整体电路原理图25附录2主程序26II 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)摘要在一些特殊的应用场合，单片机通信不能采用有线数据传输方式，而是需要采用短距离的无线传输方式。短距离无线传输具有抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装灵活的优点，在许多领域都有着广阔的应用前景。随着无线通信市场的不断发展，各大通信厂商均推出了自己的无线网络解决方案，也出现了许多的无线通信协议，例如蓝牙、802.11（Wi-Fi）和IrDA无线协议等。本文设计了一款由51单片机和专用无线传输芯片nRF2401、液晶
6、显示LCD1602、按键控制模块，实现一个简易的短距离单工无线传输系统，进行数据的发送和接收。与蓝牙技术相比成本更低、功耗更低而且协议简单的短距离无线传输方案。关键词单片机；nRF2401；无线传输第1页第1章设计方案1.1设计要求利用两套无线模组和两套51单片机，实现短距离无线数据传输，基本要求如下：1.通过其中一套51单片机和无线模块（A套）实现字母或数字的发射；利用按键控制输入待传送的字母或数字，并在发射部分显示出来，然后将其发送出去，并以红色LED 亮指示发送完毕；2.通过另一套51单片机和无线模块（B套）接收A套发送的字母或数字，接收方在收到信息后，以红色LED灯亮指示收到，并在接收
7、部分LCD上显示收到内容。3.通过一定的协议实现A套和B套的单工通信。1.2技术要求1.采用专用的双向电平转换芯片74LVC4245 来保证+5V 供电的单片机I/O 口与+3.3V供电的nRF2401A 芯片引脚的接口进行分压处理，保证两个芯片在电压允许范围内进行双向通信。（注：必须，否则可能会烧毁无线模块）；2.传输有效距离10m以上。1.3总体方案根据设计要求，确定系统总体方案如图1-1所示，各部分的作用如下：单片机最小系统：其作用是和外围的nRF2401A芯片通信，并控制数据传输的过程，采集数据信息并予以处理。nRF2401A模块：其作用是和单片机连接进行数据的接收和发送。键盘模块：键
8、盘是单片机应用系统最常用的输入设备，操作人员可以通过键盘向单片机系统输入数据。液晶显示模块：单片机读取nRF2401A芯片中的信息，通过液晶显示器显示。采用LCD1602作为显示器，具有界面友好、功耗低的优点。电源模块：用220V市电经整流、滤波、稳压后，输出稳定的+5V的直流电为单片机供电和液晶显示供电；利用LM317T三端可调正稳压块通过调整可调电阻输出3.3V电压为74LVC4245和nRF2401A模块供电。电平转换模块74LVC4245：采用专用的双向电平转换芯片74LVC4245 来保证两个芯片在电压允许范围内进行双向通信。 单 片 机 最 小 系 统nRF2401A模块按键模块液
9、晶显示模块74LVC4245电平转换模块电源模块5v供电5v供电3.3v供电3.3v供电提供+5v电源提供3.3v电源图1-1系统结构框图第29页第2章硬件设计系统的硬件分为单片机最小系统、nRF2401A 模块、电源模块、电平转换模块74LVC4245、按键模块、液晶显示模块。下面详细介绍无线收发模块和单片机最小系统。 2.1nRF2401A 模块2.1.1nRF2401A芯片简介nRF2401A是挪威Nordic公司推出的2.4G单片无线射频收发芯片，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。该芯片具有接收灵敏度高、外围电路少、发射
10、功率低、传输速率高、低功耗等优点。nRF2401 适用于多种无线通信的场合，如：无线鼠标、无心数据采集、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、监控系统、非接触RF智能卡、无线遥控、无线音频/视频数据传输等。芯片的主要特性有：(1) 单芯片无线收发(2) GFSK调制模式(3) 收发载波频率在2.4GHz2.5GHz(4) .数据传输率为01Mbps(5) .极少外围器件(6) .125阶可调收发频率（梯度1MHz）(7) .地址比较和CRC校验(8) .DuoCeiveTM技术，支持双通道接收(9) .ShockBurstTM技术，低功耗，缓解CPU发送压力(10).宽电压范围：1.9V
11、3.6V(11).超低功耗：发送10.5mA-5dBm；接收18mA该芯片采用QFP24封装，其管脚排布如图2-1所示。图2-1nRF2401A引脚图对应的I/O连接和功能描述如表2-1所示.表2-1nRF2401A芯片引脚功能引脚号对应引脚名称引脚功能描述1、5、23CE、CS、PWR-UP数字输入CE用于激活芯片的接收或发送模式；CS片选，用于激活配置模式；PWR-UP功率上限。2DR2数据输出数据信道2接收数据准备好输出，表示可以接受数据。3、7、8CLK2、CLK1、DATA数字输入/输出CLK2接收数据信道的时钟输出/输入；CLK1数据信道1的3-线接口发送时钟输入和接收时钟输入/输
12、出；DATA接收信道1/发送数据输入/3-线接口。4、6DOUT2、DR1数字输出DOUT2接收数据信道2输出；DR1表示数据信道1接收数据已准备好。9、（10、18、20、22）16、（17、21、24）DVDD、VSS、VSS-PA、VDD、功率DVDD数字电源正端，使用时应退藕；VSS地（0V）；VSS-PA接地（0V）；VDD+3V 直流电源。11、12、XC2、XC1模拟输出XC2、XC1均为晶振接入端13VDD-PA功率输出功率放大器电源端（1.8V）14、15ANT1、ANT2射频ANT1天线接口1；ANT2天线接口219IREF模拟输入参考电流输入2.1.2nRF2401A电路
13、设计nRF2401A及其外围电路如图2-2所示，包括nRF2401A芯片部分、稳压部分、晶振部分、天线部分。电压VDD经电容C1、C2、C3滤波后为芯片提供工作电压；晶振部分包括Y1、C9、C10，晶振Y1允许值为：4MHz、8MHz、12MHz、16MHz，如果需要1Mbps的通信速率，则必须选择16MHz晶振。天线部分包括电感L1、L2，用来将nRF2401A 芯片ANT1、ANT2管脚产生的2.4G电平信号转换为电磁波信号，或者将电磁波信号转换为电平信号输入芯片的ANT1、ANT2管脚。图2-2nRF2401A及其外围电路2.1.3电源指示电路电路板上提供了一个电源指示灯，其电路如图2-3所示。 图2-3电源指示电路2.1.4接口电路为了方便与51单片机的连接，模组提供了两个接口J1、J2，其中J1为nRF2401A的控制端口和通道1的收发通道，J2为预留端口，是通道2的接收通道。J1接口为10Pin的插孔，其布局和51单片机的I/O端口布局一致，可以直接插接到51单片机的I/O端口使用。J2预留，如果需要采用双通道接收时，可以将J2对应的3根信号线引出，接到单片机的I/O上即可。在此设计中只用到J1接口其电路如图2-4所示。图2-4接口电路
