无线传输熊小志李露谢俊伟钟文Word文档格式.docx
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0083017
谢俊伟学号:
0083006
钟文学号:
0083052
2011年7月25日
目录
1设计任务与要求3
1.1设计要求3
1.2设计指标3
1.3题目评析3
2方案比较与论证4
2.1无线传输方案选择4
2.2温度采集方案选择4
2.3数据采集方案选择5
3系统硬件设计6
3.1系统的总体设计6
3.1.1总体方案描述7
3.2理论分析与电路设计7
3.2.1主控电路7
3.2.2显示电路8
3.2.3电源转换电路.........................................8
3.2.4温度采集.............................................9
3.2.5nRF905无线传输电路..................................11
3.3发挥部分的设计与实现...................................11
3.3.1增大传输距离.........................................11
3.3.2提高分辨率...........................................12
4系统软件设计.........................................13
4.1系统软件设计流程图.....................................13
4.2温度传感器流程图.......................................14
5调试结果.............................................15
6设计总结.............................................16
参考文献17
附录一19
附录二..........................................................20
附录三..........................................................23
附录四..........................................................27
摘要:
介绍一种基于MCU和nRF905的无线传输系统,描述了系统设计软硬件的实现方法和传输数据的通信协议。
系统主控芯片采用通,射频芯片采用具有多信道的单片收发芯片nRF905,同时提出了跳频机制保证数据传输的可靠性,增加了系统的鲁棒性。
为提高温湿度测量效率,降低系统的成本,提出一种采用无线技术组建温湿度传输系统。
系统以AT89S52单片机为主控制核心,通过控制温湿度传感器采集环境的温湿度,利用单片机AT89S52的IO模拟SPI协议与nRF905进行数据交换,从而完成无线数据传输系统的数据发射和接收过程。
测试结果表明:
系统具有良好的可靠性和较高的精度,能够同时实现温度的测量与5m范围的传输。
关键词:
SPI接口;
温度测量;
无线传输;
nRF905
Wirelessdatatransmissionsystem
Abstract:
AwirelessdatatransmissionplatformbasedonMCUandnRF905chipispresentedinthispaper.Thedesignmethodofthesoftwareandhardware,togetherwiththeMACprotocolofmultiple-pointstransmissionisintroducedindetail.themulti-channelsinglechiptransceivernRF905astheradiofrequencyIC.Frequencyhoppingisappliedtoimprovethereliabilityofdatatransmission.
Toimprovethetemperaturemeasurementefficiencyandreducesystemcost,adatatransmissionsystemoftemperatureandhumiditybasedonwirelesstechnologyisproposed.ThesystemusesAT89S52asthecontrolchip,controllingtemperatureandhumiditysensorSHT10achievestemperatureandhumiditymeasurement,UsingSPIcommunicationprotocolfordataexchangebetweenIOof89S52andnRF905.thedatatransmissionandreceptionofwirelessdatatransmissionsystemarecompleted.Theexperimentalresultshowsthatthesystemhadbetterreliabilityandhigherprecision,andthesystemcanimplythemeasurementofmultiplepointstemperatureatthesametime,andthesystemmaxtransmissiondistanceis5meter.
Keywords:
SPIinterface;
temperaturemeasurement;
wirelesstransmission;
1.设计任务与要求
1.1设计任务
设计制作一套混合信号无线传输装置。
该装置由发射机与接收机组成,其方框图参见图1—1。
接收机可以收到发射机送来的信号,并具有显示功能。
图1-1系统整体设计图
1.2技术指标
1):
点对点(发射机与接收机)无线传输方式。
2):
载波频率范围在40—50MHz之间。
3):
传输距离达5米。
4):
发射功率小于20mW。
5):
传输模拟信号:
单一正弦电压信号1—4kHz送达接收端,并能监听到相应声调。
6):
传输数字信号:
采集30—60℃水温数据,误差±
2,送达接收端,并显示水温数据。
1.3题目评析
我们设计的方案不仅简单而且实用,可以很快地投入市场,而且实用性也大大增强
1)我们的传输距离远远超过5米,适合中长距离的传输,大大克服了因为距离太短,实用性大打折扣的缺陷
2)我们的设计精确度更高,温度误差只有1℃
2各种方案比较与选择
2.1无线传输方案选择
方案一:
采用Zigbee器件CC2430传输数据,具有稳定性强,传输距离远等特点。
方案二:
采用单片射频收发器NRF905传输数据,其特点是避免无线通信碰撞,易于对多点的无线温度设计,工作电压1.9V到3.6V。
方案论证:
方案一传输距离远,且其内置有51控制器,故价格昂贵;
方案二虽传输距离不如方案一,但其工作电压小,耗能低,使用方便,且价格合理。
所以综合多方面考虑,选择方案二。
2.2温度采集方案选择
方案一:
采用瑞士Sensirion公司研制的SHT11型智能化湿度/温度传感器,它采用CMOSens专利技术(CMOS和传感器技术的融合),外形尺寸小。
它具有I2C总线接口,接口电路简单,并具有数字式输出、免调试、免标定、一致性好的特点。
其电路原理图如图2—1所示。
图2-1SHT11电路原理图
方案二:
采用DALLAS公司推出的一线式数字温度传感器DS18B20,该芯片的管脚简单,无需外围硬件设备即可进行温度测量,与单片机交换信息仅需一根I/O口线,多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,实现多点测温。
CPU只需1根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可以节省大量的引线和逻辑电路。
温度测量范围为-55~125℃,固有测温分辨率为0.5℃,符合本设计的要求,可编程为9~12位A/D转换精度,用户可自设定非易失性的报警上下限值,支持多点组网功能。
具有负压特性。
被测量温度用符号扩展的16位数字量方式输出,而且其体积较小,方便焊接,
图2-2温度采集电路图
方案一因为价格昂贵;
方案二只需要一个元件,成本低,精确度高,且电路简单,使用方便。
所以选择方案二。
2.3数据显示方案选择
采用数码管显示采集到的温度,显示清晰,寿命较长,故障率低,且价格便宜,但显示容量有限。
采用12864液晶显示数据,显示内容丰富,华丽,容量大,但价格昂贵。
方案一中根据数码管价格便宜,显示清晰这些特点,故应用广泛,所以在温度采集中,选择方案一。
3.系统硬件设计
3.1系统的总体设计
系统的原理,其主要由传感器、发射电路、接收电路、,以及显示器组成温度采集部分由数字温度传感器芯片DS18B20,单片机STC89C52,低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成,传感器将采集的数据送回单片机,经处理后显示在数码管上,相应的LED灯发生变化;
接收天线接收来自传感器的温度数据,经过处理、在数码管上显示,
3.1.1总体方案描述
系统的原理框图如图3—1所示,原其主要由传感器、发射电路、接收电路、,以及显示器组成温度采集部分由数字温度传感器芯片DS18B20,单片机STC89C52,低功耗射频传输单元NRF905和天线等组成,传感器将采集的数据送回单片机,接收天线接收来自传感器的温度数据,经过处理、在数码管上显示,系统有发射电路和接收电路组成,其原理图如图3—2图3—3所示
5v转3.3v电路
电源
整流稳压电路
TSC89C52
天线发射
发射电路
DS18B20
天线接收
接收电路
数码管显示
图3-1总体框图
3.2理论分析与电路设计
3.2.1.主控电路
如图3-2为无线温度采集系统的主控电路图,其中以STC89C52单片机为核心,对采集及接收到的数据进行处理后传送到显示器上,并控制LED灯做出指示,其中,单片机正常工作,必须连接基本电路。
包括基本电路和复位电路。
(1)晶振电路
单片机的时钟信号通常有两种产生方式:
内部时钟方式和外部时钟方式。
内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。
外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。
本系统采用内部时钟方式。
在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振,作为单片机内部振荡电路的负载,构成自激振荡器,可在单片机内部产生时钟脉冲信号。
C11和C22可以稳定振荡频率,并使快速起振。
本电路选用11.0592MHZ,C11、C22为30PF。
(2)复位电路
复位是使单片
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