基于51单片机的无线通信

湖北民族学院

信息工程学院

课程设计报告书

题目: 基于51单片机的无线通信

课程：数字通信系统课程设计

专业：电子

班级： 0314411

学号： 031441119

学生姓名：田紫龙

指导教师：黄双林

2017年 06月 18日

摘要

本文设计了一种以AT89S52单片机为控制核心的无线通信控制模块，详细说明了该系统的基本原理、主要电路、硬件框架以及软件框架。整个系统采用模块化设计，主要包括单片机与下位机之间的无线通信控制电路，以及无线通信模块与51单片机之间通信接口电路。该通信控制系统通过51单片机和nrf2401的spi通信，从而通过无线通信控制模块形成与下位机的联系，控制下位机运动控制器，并且将通信接收的数据保存到扩展的存储器内。

本模块的通信方法简便，除了可以进行远程实时控制外，还可广泛的应用于工业监控和数据采集系统。本系统具有性能可靠、抗干扰能力强、功耗低、性价比高等优点，在无线通信领域具有重要的应用价值和良好的发展前景。

关键字：无线通信控制；AT89S52；nRF2401；串行通信

目录

1 绪论 (1)

2 总体设计 (2)

3 各个模块简介 (3)

1.单片机STC89C52和nRF2401的接口电路 (3)

3.1NRF24L01 无线模块简介 (4)

3.2 1602简介 (4)

4 各个模块设计 (10)

4.1硬件电路板的设计 (10)

4.2软件程序设计 (11)

4.2.1主程序模块 (11)

4.3 结果与分析 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

1 绪论

伴随着短距离低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。

以往的无线产品存在范围和方向上的局限，例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器NRF24L01设计，采用89C52单片机完成数据的处理和控制择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。

本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的点对点数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。

2 总体设计

本设计使用M3单片机和51单片机通过nRF24L01模块进行通信实现51单片机发送字符到M3单片机上显示。系统原理框如图2.1所示.

图 2.1系统原理框图

当51单片机通过spi对2401进行数据读写完毕后，2401将储存的字符通过射频技术发送给等待的2401，这时M3对2401接受到的数据进行读写，然后再TFT屏上显示接收到的内容。

3 各个模块简介

1.单片机STC89C52和nRF2401的接口电路

STC89C52有UART和SPI接口,而nRF2401用的是DRI、CLK和DATA三线传输。考虑到速率的因数, STC89C52和nRF2401的连接准备用SPI接口实现。SPI(Serial PeriPheral Interface,串行外设接口)接口是一种同步串行外设接口,它可以使MCU和各种外围设备进行通信以交换信息。外围设备包括Flash RAM,网络控制器,LCD显示驱动器,A/D转换器和MUC等。

图4说明了一个典型的SPI主从式总线结构。它使用3根线连接了所有的设

̅̅̅脚来选择从设备。

备。主设备通过并行的4个管脚来控制各个从设备的SS

图2典型的SPI主从式总线结构

1、MOSI (Master Output Slave Input):

这个1bit的信号直接连接主设备和从设备。信号通过MOSI线从主设备串行传输到从设备。因此,对主设备而言,MOSI是信号输出端口,对从设备而言,则是信号输入端口。在这条线上,一个Byte的信号通过高位(MSB)到低位(LSB)的传输。

2、MISO (Master Input Slave Output):

通过这个1bit的信号线,信号由从设备传输到主设备,因此它是主设备的信号输入端口,从设备的信号输出端口。信号同样是从MBS到LBS的传输。

3、SCK (SPI Serial Clock):

这个信号来同步所有设备的进出MOSI和MISO的数据。它通过主设备的8个时钟周期来驱动,允许交换串行线上的1个Byte的信号。

̅̅̅ (Slave Select)

4、SS

̅̅̅管脚保持低电平来选择该从设备。显然只有主设备通过使某个从设备的SS

̅̅̅管脚保持高电平)才能驱动这个系统。主设备通过软件,利用端口来选择(它的SS

从设备。通过阻止MISO线上的冲突,来保证主设备每次传输只选择一个从设

̅̅̅管脚可以和SPI的状态寄存器SPSTA中的MODF一起工备。在设置主设备时, SS

作来阻止多个主设备一起驱动MOSI和SCK。

3.1NRF24L01 无线模块简介

NRF24L01 无线模块，采用的芯片是 NRF24L01，该芯片的主要特点如下：

1） 2.4G 全球开放的 ISM 频段，免许可证使用。

2）最高工作速率 2Mbps，高校的 GFSK 调制，抗干扰能力强。

3） 125 个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。

4）内置 CRC 检错和点对多点的通信地址控制。

5）低工作电压（1.9~3.6V）。

6）可设置自动应答，确保数据可靠传输。

该芯片通过 SPI 与外部 MCU 通信，最大的 SPI 速度可以达到 10Mhz。本章我们用到的模块是深圳云佳科技生产的 NRF24L01，该模块成熟度和稳定性都是相当不错的。该模块的外形和引脚图如图 3.1 所示：

图 3.1 NRF24L01 无线模块外形和引脚图

模块 VCC 脚的电压范围为 1.9~3.6V，建议不要超过 3.6V，否则可能烧坏模块，一般用 3.3V电压比较合适。除了 VCC 和 GND 脚，其他引脚都可以和 5V 单片机的IO 口直连，正是因为其兼容 5V 单片机的 IO，故使用上具有很大优势。

3.2 1602简介

1.1602字符液晶显示模块，可显示数字和字母。与数码管相比显示内容更丰富，而且编程简单。它能够显示系统的当前工作时间、时间以及温度传感器检测到的温度。为使用者观察提供了方便。LCD1602的接口信号说明如表3

表3 LCD1602的接口信号

编号引脚符号功能说明编号引脚符号功能说明

1 VSS 电源地9 D

2 DATA I/O

2 VDD 电源正极10 D

3 DATA I/O