基于單片機(jī)無線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

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1、目錄中文摘要I英文摘要II1緒論11.1無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值11.2現(xiàn)有的無線模塊介紹11.2.1CC110011.2.2nRF90511.2.3nRF240111.3無線通信協(xié)21.4CSMA/CA無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用32無線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)42.1單片機(jī)與無線模塊42.1.151單片機(jī)的性能與使用42.1.2nRF2401的特性42.1.3單片機(jī)與無線模塊的接口—SPI總線52.1.4無線模塊的工作模式62.1.5配置無線模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信72.2無線通信網(wǎng)絡(luò)82.2.1無線網(wǎng)絡(luò)的概念82.2.2點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)82.3單片機(jī)的rs232串口在通信過程中的應(yīng)用82.3.1單片機(jī)的rs

2、232串口的原理82.3.2單片機(jī)的rs232串口在無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)調(diào)試中的應(yīng)用93CSMA-CA的多點(diǎn)多主機(jī)式無線網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)方法9II4網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要流程圖114.1基站的流程圖114.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)流程圖125硬件電路設(shè)計(jì)介紹135.1系統(tǒng)電平介紹135.1.1TTL電平標(biāo)準(zhǔn)135.1.2兩種電平供電與轉(zhuǎn)化的解決方案135.2單片機(jī)相關(guān)電路135.2.1單片機(jī)復(fù)位電路145.2.2晶振電路155.2.3單片機(jī)串口電路165.3單片機(jī)與nRF2401接口電路165.3.1電平轉(zhuǎn)化175.3.2單片機(jī)和nRF2401的連接175.4系統(tǒng)總體電路圖176結(jié)論18致謝19參考文獻(xiàn)20附錄120附錄22

3、2附錄322附錄423附錄527附錄628II1緒論1.1無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值無線網(wǎng)絡(luò)的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)時(shí)，美國陸軍研發(fā)出了一套無線電傳輸技術(shù)，采用無線電信號(hào)進(jìn)行資料的傳輸。這項(xiàng)技術(shù)令許多學(xué)者產(chǎn)生了靈感。1971年，夏威夷大學(xué)的研究員創(chuàng)建了第一個(gè)無線電通訊網(wǎng)絡(luò)，稱作ALOHNET。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含7臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用雙向星型拓?fù)溥B接，橫跨夏威夷的四座島嶼，中心計(jì)算機(jī)放置在瓦胡島上。從此，無線網(wǎng)絡(luò)正式誕生。近些年來由于電子科技的發(fā)展無線網(wǎng)絡(luò)靈活性和移動(dòng)性，安裝便捷，易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。故障定位容易，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)被凸顯的淋漓盡致。因此其發(fā)展十分迅速。最近幾年，無線局域網(wǎng)

4、已經(jīng)在企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場合得到了廣泛的應(yīng)用。1.2現(xiàn)有的無線模塊介紹1.2.1CC1100它是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計(jì)。電路主要設(shè)定為在315、433、868和915MHz的ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué)）和SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以容易地設(shè)置為300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他頻率。它還為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評(píng)估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。CC1100為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評(píng)估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。1.2.2nRF90

5、5它的RF收發(fā)器集成了一個(gè)高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。這個(gè)調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，在915M頻段其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)500kbps。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項(xiàng)，能使性能得到提升。1.2.3nRF2401它是是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片，它內(nèi)部無線收發(fā)器的頻率發(fā)生器具有增強(qiáng)型SchockBurstTM28模式，能高效的與低速或中速CPU結(jié)合提高發(fā)射速度和效率。此外它內(nèi)部的功率控制器，晶體振蕩器，調(diào)制器，解調(diào)器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置都可以通過SPI接口方便的被CPU設(shè)置。他功耗極低當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6dBm時(shí)電流消耗為9

6、.0mA接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。1.3無線通信協(xié)目前比較常用的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有如下四種：IEEE802.11系列協(xié)議：作為全球公認(rèn)的局域網(wǎng)權(quán)威，IEEE802工作組建立的標(biāo)準(zhǔn)在局域網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。這些協(xié)議包括802.3以太網(wǎng)協(xié)議、802.5令牌環(huán)協(xié)議和802.3z100BASE-T快速以太網(wǎng)協(xié)議等。IEEE于1997年發(fā)布了無線局域網(wǎng)領(lǐng)域第一個(gè)在國際上被認(rèn)可的協(xié)議——802.11協(xié)議。1999年9月，IEEE提出802.11b協(xié)議，用于對(duì)802.11協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列協(xié)議，從而進(jìn)一步完善了無線局域網(wǎng)規(guī)范。藍(lán)

7、牙規(guī)范（Bluetooth）：藍(lán)牙規(guī)范是由SIG（特別興趣小組）制定的一個(gè)公共的、無需許可證的規(guī)范，其目的是實(shí)現(xiàn)短距離無線語音和數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙技術(shù)工作于2.4GHz的ISM頻段，基帶部分的數(shù)據(jù)速率為1Mbit/s，有效無線通信距離為10~100m，采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙技術(shù)采用自動(dòng)尋道技術(shù)和快速跳頻技術(shù)保證傳輸?shù)目煽啃?，具有全向傳輸能力，但不需?duì)連接設(shè)備進(jìn)行定向。在任意時(shí)間，只要