无线串口通信

无线串口通信实验报告CHINAJIA无线串口通信一实验目的1 完成串口基本实验（MCU和PC通信）2 完成无线模块的调试3 编制通信协议是通信可靠稳定二．实验原理1、无线数据传输模块PTR 2000和无线通信芯片nRF401本实验项目选用的无线传输模块为PTR2000，他是一种超小型、低功耗、高速率的无线收发数据传输模块，使用的是挪威Nordic公司推出的nRF401无线通信芯片。

该芯片使用了433MHz IGM频段，是真正的单片UHF无线收发一体芯片。

在数据编码方面，nRF401采用串口传输，无须多数据进行曼彻斯特编码，应用及编程非常简单，传送的效率很高，标称速率就是实际速率。

在控制芯片外围元件的数量方面，nRF401也是一个较为理想的选择，它的外围元件仅需10个左右，无须声表面滤波器、变容器等昂贵的元件，只需使用4MHz的晶体，收发天线合一，减小了系统开发的难度。

在目前较为流行的无线通信芯片中，无论是从使用的方便性、传输速度还是输出功率等各个方面考虑，nRF401都是较为理想的选择，本实验项目就是基于 nRF401芯片的无线数据传输模块。

PTR2000是一种超小型、低功耗、高速度的无限数据传输模块，它的通信速率最高可达20Kbps,也可工作在其他速率，如4800bps/9600bps。

PTR2000采用了低发射功率、高灵敏度设计，可满足无线管制的要求且无须使用许可证，是目前低功率无线数据传输的理想选择。

2、无线通信芯片Nrf401引脚功能说明Nrf401使用20引脚的SSOCI封装，其引脚分布如下图1-1下面介绍各个引脚的功能。

XC1、XC2（引脚1、20）：这两个引脚用于连接外部参考晶振，其中，XC1为晶振输入，XC2为晶振输出。

VDD(引脚2、8、13)：电源输入脚，电压范围2.7-5.2V。

VSS（引脚3、7、14、17）：电源地。

FILT1(引脚4)：滤波器接入端。

VCO1、VCO2(引脚5、6)：外界压控振荡电感。

DIN(引脚9)：发射数据输入端，该引脚用于从单片机接收要发送的数据。

DOUT(引脚10)：接收数据输出端，该引脚讲无线接收到的数据送入单片机。

RF_PWR（引脚11）：发射功率设置。

CS（引脚12）：频道选择端。

CS=0，芯片工作在频道1，即433.92MHz频道；CS=1,芯片工作频道2，即434.33MHz。

ANT1、ANT2(引脚16、15)：天线接口。

PWR(引脚18)：低功耗控制。

PWR=1时，芯片处于正常工作状态；PWR=0时，芯片为待机微功耗状态。

TXEN（引脚19）：工作模式切换。

TXEN=1时，芯片为数据发射状态；TXEN=0时；芯片为数据接收状态。

3、无线数据传输模块PTR2000引脚功能说明PTR2000是基于Nrf401芯片的无线数据传输模块，它的引脚分布如图1-2所示。

下面介绍各个引脚的功能。

VCC（引脚1）：电源输入脚，电压范围2.7-5.2V。

CS（引脚2）：频道选择端。

CS=0,芯片工作在频道1，即433.92MHz频道；CS=1,芯片工作在频道2，即434.33MHz。

DO（引脚3）：数据输出端。

DI（引脚4）：数据输入端。

GND（引脚5）：电源地。

PWR（引脚6）：低功耗控制。

PWR=1时，模块处于正常工作状态；PWR=0时，模块为待机微功耗状态。

TXEN（引脚7）：工作模式切换。

TXEN=1时，模块为数据发射状态；TXEN=0时，模块为数据接收状态。

正确地设置工作模式对于使用PTR2000模块至关重要，对于PTR2000模块而言，它的工作模式设置主要包括工作频道的设置和发送、接收、待机状态的设置，这由TXEN、CS、PWR 三个引脚共同决定，如下表1-3：表1-3 PTR2000工作模式设置5、发送端单片机和PTR2000的接口电路设计本实验项目中单片机选用Atmel公司的AT89C52,它通过自己的串口以及I/O控制口与PTR2000直接相连，接口电路如图1-4所示：图1-4中，AT89C52单片机主要完成数据的采集和处理，向PTR2000模块发送数据并且接收PC机通过PTR2000传送过来的数据。

和单片机相连的PTR2000模块主要是将单片机的待传数据调制成射频信号，发送到PC机端的PTR2000模块，同时接受PC机端PTR2000模块传过来的射频信号，并调制成单片机能够识别的TTL信号送给单片机。

图1-4 单片机和PTR2000接口电路原理图6、接收端单片机和PTR2000的接口电路图1-5 接收端单片机和PTR2000接口电路原理图7、串行无线通信协议设计无线通信中，由于外部环境的干扰，通常误码率是比较高的，因此通信协议的设计对保证通信的可靠性十分重要。

对于协议设计而言，最重要的就是帧结构的设计。

本实验存在指令帧和数据帧。

数据帧的内容包括起始字节、数据长度字节、数据字节、结束字节、和校验和字节，见下表1-6表1-6 串行无线通信的数据帧结构三．源程序1、发送端单片机程序设计//发送模块////////////////////////#include<reg52.h>////////////////////////#define uchar unsigned char#define uint unsigned int////////////////////////sbit TXEN=P2^0;//定义发送\接受模式选择位sbit PWR_UP=P2^1;//工作模式\待机模式选择位sbit CS=P2^2;//频率通道选择位sbit test=P0^0;////////////////////////uchar T_buffer[11]={0x55,0xaa}; uchar R_buffer[11];/////////////////////// //配置UART;9600;void init_UART(){TMOD=0X20;TH1=0XFD;TL1=0XFD;TR1=1;//波特率设置SCON=0X40;//////}/////////////////void delay_1s(){uint delay_1s_aa=60000;while(delay_1s_aa-->0);}////////////////uchar flag=0;uchar i=0;uint aa=0;void main(){init_UART();//初始化UART,9600IE=0x90;//开启UART中断////////aa=240;while(aa-->0);TXEN=0;//TXEN经过反相器反向后变成高电平aa=78;while(aa-->0);while(1){SBUF=T_buffer[i];//发送数据while(flag==0);//等待发送中断并结束delay_1s();//等待一段时间flag=0;//将标志复位if(i==0)i=1;else //换一个数据i=0;}}//void s_(void) interrupt 4 using 1 {if(TI==1){TI=0;flag=1;test=0;}}2、接收端计算机程序设计#include<reg52.h>///////////////////#define uchar unsigned char#define uint unsigned int///////////////////sbit TXEN=P2^0;//定义发送\接受模式选择位sbit PWR_UP=P2^1;//工作模式\待机模式选择位sbit CS=P2^2;//频率通道选择位//////////////////////// uchar buffer;//////////////////////////开机延时程序,等待电压稳定void init_delay(){uchar delay_a=200;while(delay_a-->0);}/////////////////////////配置UART;9600;void init_UART(){TMOD=0X20;TH1=0XFD;TL1=0XFD;TR1=1;//波特率设置SCON=0X40;//////}//////////uchar flag=0;///////////void main(){uint aa=728;P0=0X00;init_UART();//初始化UART,9600while(aa-->0);//等待5MSREN=1;//UART使能接受IE=0X90;//开启UART中断while(1){while(flag==0);//等待UART的接受中断并结束P0=buffer;//将接受下来的数据通过P0口显示出来flag=0;//将标志复位}}//////////////UART的接受中断void R_(void) interrupt 4 using 1 {if(RI==1){RI=0;//将接受中断标志位复位buffer=SBUF;//将UART中的数据接收下来，并保存在buffer变量中flag=1;//将标志置位}}四．干扰分析51系列单片机工作的时候，会产生比较强的电磁辐射，频率范围在9MHZ-900MHZ，因此它会影响任何此频率内的无线接收设备的灵敏度，解决的方法是尽量降低CPU 晶体的频率。

测试表明：在1M晶体的辐射强度，只有12M晶体时的1/3，因此，如果把晶体频率选择在500K以下，可以有效降低CPU的辐射干扰。

另外一个比较好的方法是：将接收模块通过一个3芯屏蔽电缆（地，+5V，DATA，屏蔽线的地线悬空）将模块引出到离开单片机2米以外，则不管51CPU使用那个频率的晶体，这种干扰就会基本消除。

对于PIC单片机，则没有上述辐射干扰。

可以任意使用。

第五部分实验结果刚上电，效果不明显，数据有误码待稳定以后，数据显示为55HLED显示数据为55h第六部分参考文献［1］何立民.MCS51系列单片机应用系统设计［M］.北京：北京航空航天出版社，1999. ［2］沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003。