基于单片机无线网络通信模块设计

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1、刖弓无线方案适用于布线繁杂或者不允许布线的场合，目前在遥控遥测、门禁系统、无线抄表、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标键盘等应用领域，都采用了无线方式进行远距离数据传输。目前，蓝牙技术和Zigbee技术已经较为成熟的应用在无线数据传输领域，形成了相应的标准。然而，这些芯片相对昂贵，同时在应用中，需要做很多设计和测试工作来确保与标准的兼容性，如果目标应用是点到点的专用链路，如无线鼠标到键盘，这个代价就显得毫无必要。本无线数据传输系统采用挪威Nordic公司推出的工作于2.4GHzTSM频段的nRF24L01射频芯片。与蓝牙和Zigbee相比，nRF24L01射频

2、芯片没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是，nRF24L01射频芯片比蓝牙和Zigbec所用芯片更便宜。系统由单片机STM32F103控制无线数字传输芯片nRF24L01,通过无线方式进行数据双向远程传输，两端采用全双工方式通信，该系统具有成本低，功耗低，软件设计简单以及通信可靠等优点。「总体设计方案无线通信技术迅速发展，有多种通讯方案可供选择，这里从实用，经济和实现等方面进行综合的考虑分析，选出合适的设计方案。1.1无线通信方式的比较和选择方案一：采用GSM模块进行通信，GSM模块需要借助移动卫星或者手机卡，虽说能够远距离传输，但是其

3、成本较大、且需要内置SIM卡，通信过程中需要收费，后期成本较高。方案二：采用TI公司CC2430无线通信模块，此模块采用Zigbee总线模式，传输速率可达250kbps,且内部集成高性能8051内核。但是此模块价格较贵，且Zigbcc协议相对较为复杂。方案三：采用nRF24L01无线射频模块进行通信，nRF24L01是一款高速低功耗的无线通信模块。他能传输上千米的距离（加PA）,而且价格较便宜，釆用SPI总线通信模式电路简单，操作方便。考虑到系统的复杂性和程序的复杂度，我们采用方案三作为本系统的通信模块。1.2微控制器的比较和选择方案一：采用传统的AT89S52单片机作为

4、主控芯片。此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠，但是应用很局限，且要求较高时传统的AT89S52单片机达不到要求。方案二：采用TI公司生产的MSP430F149系列单片机作为主控芯片。此单片机是一款高性能的低功耗的16位单片机，具有非常强大的功能，且内置高速12位ADC。但其价格比较昂贵，而且是TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和开发周期。方案三：基于ARM公司Cortcx-M3内核的STM32F103系列处理器，采用串行单线调试和JTAG,通过JTAG调试器你可以直接从CPU获取调试信息，从而使产品设计大犬简化，主要应用于要求高性能、

5、低成木、低功耗的产品。根据系统需要，从性能和价格上综合考虑我们选择方案三，即用STM32F103作为本系统的主控芯片。1.3串行通信方式比较和选择RS-485串行通信：该接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。具有多机通信能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线，所以它的接口均采用屏蔽双绞线传输，数据信号采用差分传输方式。但是由于电脑上没有485接口，所以设计的时候还需要一个485转232转换器，较为麻烦。RS-232串行通信：它是无处不在的，每一台PC机都有一个或者更多的接口。在微控制器中

6、，接口芯片使得将一个5V串口转换成RS-232变的更容易。连接距离可以达到50到100ft,大多数的外设接口都不会用于太长的距离。对于一个双向选择，只需要3条导线。一个并行连接器一般需要8条数据线，两条或者更多的控制信号线和儿根接地线。它作为一种标准，与很多设备兼容，目前已经在很多的微机通信接口中广泛的被采用。所以这里釆用该通信方式。1.4显示模块方案方案一：选择主控为ST7920的带字库的LCD12864来显示信息。12864是一款通用的液晶显示屏，能够显示多数常用的汉字及ASCII码，而且能够绘制图片，描点画线，设计成比较理想的结果。方案二：采用2.8寸TFT-LCD

7、显示信息，这款LCD比较通用的字符液晶模块，能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制。方案三：采用LCD7段数码显示管显示，其成本低，容易显示控制，但不能显示字符。综合以上方案，方便我们对信息的观看和理解，我们选择了经济实惠的2.8寸TFT-LCD显示，可以肓接显示数据、字符等。2.单元模块设计2.1nRF24L01射频模块电路设计2.1.1nRF24L01芯片概述nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz〜2.5GHzISM频段。内置频率合成器、功率放大器、品体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型