基于单片机的无线呼叫系统设计.doc

基于单片机的无线呼叫系统设计 专业班级：电信1003 学号：0121009310320 姓名：余伟炜 基于单片机的无线呼叫系统设计 随着科技的进步以及生活质量的不断提高，人们要求在消费中得到的服务更加快捷、方便、舒适；同时处于激烈竞争中的服务性企业也需要进一步吸引顾客，提高企业自身的服务档次和形象。在这样的背景下，产生了各种不同类型的呼叫系统。传统的呼叫系统多是有线的，比如采用分布控制方式的单片机系统，主机和呼叫器的应答通过一根三芯导线，包括电源线、信号线、地线来完成，各呼叫器并行挂接。这样的系统存在着布线繁琐，安装麻烦、成本高等问题，针对这些问题，无线呼叫系统逐渐发展起来，越来越多的研究者将目光投向了无线领域。1.系统设计方案低功耗无线呼叫系统的发送和接收模块的框图如图1所示。呼叫终端键盘STC89C52RCMIC模块A/DnRF905无线传输模块音频输出模块D/A图1采用相同的模块，可以做出多个系统进行通讯，采用了STC89C52RC作为主控芯片，作为电路的核心，采用nRF905作为无线传输模块，键盘控制接收呼叫，做成半双工的无线呼叫系统。呼叫：当处于呼叫模式时，AD模块从麦克风提取模拟信号并转换为数字信号，传输到单片机进行处理，然后发给无线模块进行传送。接收：当处于接收模式时，从无线模块接收的数据传到单片机进行处理，然后传到DA模块转换成模拟信号，最后在放大输出。2.系统硬件电路设计2.1 3.3 V供电电源模块该设计可用3.3 V电压供电，故采用ASM1117-3.3电源供电系统，如图2所示。无线发送模块和STC89C52RC单片机皆为低功耗器件。核心部件LM1117-3.3是一个低压差电压调节器系列。压差在1.2 V输出，此时相应的负载电流为800mA。图22.2 单片机控制电路从电源供给及功耗等各方面的考虑，数据处理部分采用STFC89C51RCRD+系列的STC89C52RC单片机。STC89C52RC单片机除具有MCS-51系列单片机FLASH、RAM、分频器、位定时器计数器等结构外，具有如下主要特点：加密性强，无法解密；超强抗干扰；对外部的电磁辐射低；超低功耗，正常工作模式时典型功耗为47mA。STC89C52RC单片机与单片射频收发器nRF905连接如图3所示。图32.3 数据传输模块的选择数据传输模块采用NewMsg_RF905SE模块，该模块采用挪威Nordic公司推出的单片射频收发器nRF905芯片开发而成。NewMsg RF905单片无线收发器工作电压为1.93.6 V，工作在433868915 MHz的ISM频段，最大数据速率为100 Kbs。芯片内部由1个完全集成的频率调制器、1个带解调器的接收器、1个功率放大器、1个晶体振荡器和1个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC可以很容易通过SPI接口进行编程配置电流消耗很低，在发射功率为+10 dBm时，发射电流为30 mA接收电流为12.5 mA。进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。nRF905是单工工作方式，且在待机模式、接收模式、发送模式之间切换需要延时，所以在无线通信过程中，通信软件应该有合理的时序。表1为nRF905的工作模式及相应功能。3.系统的软件设计系统软件选用德国Keil公司推出的Cx51编译器，在nVision 4集成开发环境下完成从源程序编辑、编译调试，直到生成最终可执行文件代码的全部过程。该系统的重点是控制nRF905的程序设计。首先应对nRF905进行初始配置，配置完成后按需要编写用户数据的发送和接收程序。3.1 初始化配置初始化配置分为以下3个部分：（1）编写SPIWRITE和SPIREAD子函数，即通过软件为单片机配置SPI功能。（2）初始化nRF905的射频配置寄存器。这些寄存器中有很多信息，必须根据实际情况进行配置。设计中nRF905外接16 MHz晶体，XOF应配置为01，PA2PWB为发射功率，RX2 RED2 PWB为接收灵敏度，可根据需要配置。另外还有发送地址、接收地址、发送数据和接收数据的长度，可根据实际应用配置。（3）配置nRF905的发送地址，最多4 B发送端的发送地址应与接收端设备的接收地址相同。在实际工作中，nRF905可以自动滤除地址不相同的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接收，并存储在接收数据寄存器中。3.2 发送数据nRF905发送数据前，通过条用SPI写函数，在待机模式下先把待发数据填进发送数据寄存器。然后把nRF905的TRX_CE、TX_EN引脚都置为高电平，数据就会自动通过天线发送出去。为了数据可靠地传输，将射频配置寄存器中的自动重发位（AUTO_RE_TRAN）设为有效，这样在TRX_ CE被置高的时间内数据一直在重复不断的发送。程序中设计延时500 ms，之后拉低TRX_CE引脚，回到待机模式。3.3 接收数据STC89C52RC把nRF905的TRX_CE引脚置为高电平，TX_EN引脚置为低电平后，即开始接收数据。在设计中可设定在一定的时间内一直