无线遥控系统设计方案

GND C2DAT
HEADER 5X2
GDO0 MOSI SCK
1
S1 SW-PB P2.2 S5 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 SW-PB
SW-PB
SW-PB
SW-PB
1 2 GND 3 VCC 4 C2CK 5 C2DAT 6 7 8
P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0 P1.1
3
C8051F310 是完全集成的混合信号片上系统型 MCU 芯片，具有体积小，重量轻，控 制灵活方便，价格低廉等优点，通常配以简单的外围电路就可以构成一个完整的控制系 统，C8051F310 单片机采用射频 SoC（片上系统）进行无线通讯设计，是开发低成本、 低功耗无线通讯应用系统的理想方案。射频 SoC（片上系统）的特点是：专门的设计， 将全部的高频部分电路全部集成到了电路内部，从无线芯片片机到天线之间，只有简单 的滤波电路，系统设计者完全不必进行任何高频电路设计；采用特殊设计，使无线芯片 和微处理器和高频线路间，实现完美的配合，数字电路对高频通讯的影响减低到最小； 将微处理器和无线芯片设计成一体，变成无线单片机，可以轻松完成无线通讯功能设计 开发。 3.2 CC1101 通信模块的设计 3.2.1 CC1101 模块简介 芯片采用 Chipcon 公司的 CC1101， 是根据 SmartRF 技术以 0.18μmCMOS 工艺制成的一 款低成本单片 UHF 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 工作在低频的 ISM 和 SRD（短距离设备）频率波段。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 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。 CC1101 在 1.8～3.6V 的低电压 下工作，其灵敏度为-110dBm，在所有工作频率波段上，可编程输出功率为-30～10dBm。
X1 Y1 C2CK R2 1M C16 27pF
X2 32.768KHZ
D2
D3 C17 27pF
D10 S1
1k C18 104
D4
VCC
1
GDO0 MOS I SC K
D5
4
U1 1 2 GND 3 VCC 4 C2CK 5 C2DAT 6 7 8
6
[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] 2001 [12]
李建民.单片机原理与应用技术[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2006 郭兵．SOC 技术原理应用[M]．北京：清华大学出版社，2006 张迎新，雷文，姚静波．C8051F 系列 SOC 单片机原理及应用[M]．北京：国防工业 出版社，2005 徐惠民，安德宁．单片微型计算机原理接口与应用[M]．北京：北京邮电大学出版 李华． MCS-51 系列单片机实用接口技术[M]． 北京： 北京航空航天大学出版社， 2003 郭永贞．数字电子技术 [M]．西安：西安电子科技大学出版社，2003 夏季强，沈德金．单片机实验与实践教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社， 赵晓安．MCS-51 单片机原理及应用[M]．天津：天津大学出版社，2001
1
图 3.7 MCU 与 CC1101 接口电路示意图
图 3.8 无线通信模块电路原理图 CC1101 与一个微控制器和少数几个外接元件便可组成一个完整的无线数据收发系 统， 在本文无线遥控开关的设计中， 使用 MCU 的 P2 口对 CC1101 进行控制和数据的传输， 如图 3.7 所示。图 3.8 是基于 CC1101 的无线通信模块电路原理图。与 LCM 的电源接口 设计一样，在 CC1101 的电源供电端加入一个三极管来控制 CC1101 与电源的连接，当 P3.5 输出高电平时，三极管截止，CC1101 与电源断开；当 P3.5 输出低电平时，三极 管导通，CC1101 与电源连接。在不需要 CC1101 进行无线通信时将其关闭，需要时再打 开，这样做的目的也是降低功耗，延长电池的使用寿命。
社，1996
7
1 遥控发射电路
2 1 DIANYUAN 3
GND/Adj
J1
+5V Vin
VCC Vout 2 C11 22u C12 104
MOSI 6 SCK 5 MISO 4 GDO2 3 GDO0 2 CSn 1 RES2
8 7
VCC GND
1 3 5 C2CK 7 9
2 4 6 8 10
X1 Y1 C2CK R4 1M C14 27pF
X2 32.768KHZ
D1
C15 27pF
2 遥控接收电路
VCC VCC R11 270 VCC R3 10k R4 R8 LED 220 SW-PB
X1 X2
D1
LED P2.0 LED P2.1 LED P2.2 LED P2.3 LED P2.4 LED P2.5 LED P2.6
SW-PB S6
SW-PB S7
SW-PB S8
U1 24 MISO 23 GDO2 22 CSn 21 20 19 18 17
P0.1 P0.0 GND VDD /RST/C2CK P3.0/C2D P3.1 P3.2
P3.3 P3.4 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2
32 31 30 29 28 27 26 25
参考文献 [1] [2] [3] [4] 李文仲，段朝玉．C8051F 系列单片机与短距离无线数据通信[M]．北京：北京航空 航天大学出版社，2007 孙江宏 ，李良玉. Protel 99 电路设计与应用[M]．北京：机械工业出版社，2006 阎石. 数字电子技术基本教程[M]．北京：清华大学出版社，2003 华成英.模拟电子技术基本教程[M]．北京：清华大学出版社，2006
S2
S3
S4
X1 X2
P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1
C8051F310
9 10 P2.7 11 P2.6 12 P2.5 13 P2.4 14 P2.3 15 P2.2 16
VCC
VCC
R2 10k R3 R1 LED 220 SW-PB S911 1k C13 104
2
矩阵键盘的设计 键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是一种廉价的输入设备。一个键盘，通常 包括有数字键(0 一 9)，字母键(A 一 Z)以及一些功能键。操作人员可以通过键盘向计算 机输入数据、地址、指令或其它控制命令，实现人机对话。用于计算机系统的键盘按其 结构形式可分为两类:一类是编码键盘， 即键盘上闭合键的识别由专用的硬件来实现;另 一类是非编码键盘，即键盘上闭合键的识别由软件来识别。为了节省 FO 线，单片机系 统中普遍使用非编码键盘， 键盘接口应具备以下功能:键扫描功能即检测是否有键按下; 产生相应的键代码(键值);消除按键抖动及多键按下。 4x2 的键盘结构中的列线通过电阻接十 5v。当键盘上没有键闭合时，所有的行线和 列线断开，列线都呈高电平。当键盘上某一个键闭合时，则该键所对应的列线与行线短 路。此时列线的电平由行线的电位所决定。如果把列线接到微机的输入口，行线接到微 机的输出口，在微机的控制下线都为高电平，则这行上没有键闭合，如果读出的列线状 态不全为高电平，则为低电平的列线相交处的键处于闭合状态;如果这一行上没有闭合 键，就使行线为低电平，检测该行线上有无闭合键，以此类推，直到最后一根列线都检 测完。这种逐行逐列地检查键盘状态的过程就称为对键盘一次扫描。CPU 对键盘扫描可 以采取程序控制的随机方式，CPU 空闲时扫描键盘。也可以采取定时控制方式，每隔一 定的时间 CPU 就对键盘扫描一次。 也可以采取中断方式， 每当键盘上有键闭合时， 向 CPU 请求中断，CPU 响应中断后，对键盘扫描，以识别一个键处于闭合状态，并对该键输入 信息做出相应处理。CPU 对键盘上闭合键的键号确定，可根据行线和列线的状态计算求 得，也可以根据行线和列线状态查表得。非编码键盘识别按键的方法有两种:一是行扫 描法，二是线反转法。
p22sw躺pbs5s6s7s8p23躺pb躺pepp24p25p26p27124x2键盘5程序设计开始j初始化进入睡眠状态延时打描键盘读取按键值打包数据发送按数据包结束开始初始化等待接收状态接收数据包对信号解码对应的开关断开或闭合相应的led2接收模块流程图在发射时将cc1101设置在待机和sp10编程状态然后在进行射频寄存器的初始化设置后给键盘赋初值键盘有健按下时单片机通过扫描键盘读出按键值然后把该按键值打包等待发送单片机发送数据时单片机按照spio接口时序把要发送的数据写入cc1101再初始化发射端的地址且应当与接收端的地址相互匹配发射端发射的数据冇效宽度必须与接收端设置一致

的数据有效宽度必须与接收端设置一致。然后把单片机设置为发送模式，并且完成数据 打包，给数据进行编码、调制以及发送。发送完成后，相应的引脚被置低，CC1101 回到 待机模式。 在接收时，初始化的设置同发射时基本一致，然后 CC1101 被设置为接收模式，不 断地检测载波，等待接收数据，当检测到同频段的载波并且地址也匹配时，CC1101 进行 数据包的接收，并完成校验等相关工作。接着，将数据通过 SPIO 接口传输到单片机中， 接收完成后 CC1101 继续进入待机状态。 总结 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力 的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日 异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不 在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在 接近四星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不 仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得 是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中 发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如 说不懂一些元器件的使用方法， 对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之 后，一定把以前所学过的知识重新温故。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在 XXX、XXX、X XX 老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在 XXX、XXX、XXX 老师那里我学得到 很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再 次表示忠心的感谢！
1
设计要求 （1）工作频率 6-10MHz； （2）遥控路数不少于 8； （3）遥控距离 10m 以上；
（4）受控对象为发光二极管 LED。 2 总体设计方案 该设备由处理单元、 发射模块、 接收模块、 外接电路等构成。 当发射模块发出信号时， 接收模块对应的开关就会执行相应的操作，以 LED 灯的亮灭来显示开关的状态。 （1）处理单元： 对比了 51 系列和 C8051 系列单片机的各项性能指标后，选择兼容性较好，性能稳 定的 C8051F310 单片机作为处理单元，该单片机系统工作电压为 2.7V~3.6V 之间。 （2）发射和接收装置： 无线收发单元选用 CC1101 射频芯片。CC1101 与单片机采用 SPI 接口连接，该芯片 体积小， 功耗低， 数据速率支持 1.2～500 kbps 的可编程控制， 可以工作在 6MHz、 35MHz、 56MHz、100MHz 四个波段，在所有频段提供-30～10 dBm 输出功率。本文中 CC1101 工作 在 6MHz 的频率上，采用 FSK 调制方式，数据速率为 100 kbps，信道间隔为 200kHz。 3 单元电路的设计
SW-PB P2.2 S5 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 SW-PB SW-PB S6 SW-PB SW-PB S7 SW-PB SW-PB S8 SW-PB
图 3.12 4x2 键盘 5 程序设计
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图 6.1 发射模块流程图
图 6.2 接收模块流程图
在发射时， 将 CC1101 设置在待机和 SPIO 编程状态， 然后在进行射频寄存器的初始 化设置后，给键盘赋初值，键盘有健按下时，单片机通过扫描键盘读出按键值，然后把 该按键值打包等待发送，单片机发送数据时，单片机按照 SPIO 接口时序把要发送的数 据写入 CC1101，再初始化发射端的地址，且应当与接收端的地址相互匹配，发射端发射