基于AT89S52的數(shù)據(jù)通信終端設(shè)計(jì)

摘要：目前，以單片機(jī)為核心的應(yīng)用技術(shù)越來越廣。文中基于AT89S52單片機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)通信終端，對其系統(tǒng)的原理、構(gòu)成和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。達(dá)到可以實(shí)時(shí)、穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的預(yù)期，在無線遙控方面有一定的應(yīng)用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來越多的采用單片機(jī)來對一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。這種方便簡單的操作，能方便人們的生活工作，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，通信技術(shù)發(fā)展迅猛，給人們工作、生活帶來極大的便利。隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，對數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求。針對通信數(shù)據(jù)終端傳輸要求，基于AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)無線傳輸系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

AT89S52單片機(jī)功耗低，采用高性能的CMOS技術(shù)制成的8位單片機(jī)，有8K的存儲空間。采用先進(jìn)的高密度和非易失性存儲技術(shù)，對通用的單片機(jī)指令系統(tǒng)和引腳分布都兼容，這樣更加完善了芯片的功能和豐富了它的靈活應(yīng)用，在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

NRF24L01芯片它的工作頻率是在2.4到2.5 GHz，ISM頻段的單片機(jī)無線收發(fā)器芯片，它由頻率發(fā)生器，模式控制器，功率放大器，晶體振蕩器，調(diào)制器，解調(diào)器這幾個(gè)部分組成。在電流很低的時(shí)候，發(fā)射功率為-6DBM它的消耗電流時(shí)9 mA，接收電流為12.3 mA，在待機(jī)模式或者停電模式下它的消耗更低。

以AT89S52單片機(jī)為核心，在輸入模塊用的是物理按鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并通過數(shù)碼管顯示。顯示模塊是用的是四位共陽數(shù)碼管，發(fā)送接收模塊用的是NRF2041無線發(fā)送接收芯片。采用HT7133A作為穩(wěn)壓芯片。以單片機(jī)AT89S52為控制核心的數(shù)據(jù)通信終端主要包括以下幾大模塊：1)輸入模塊;2)顯示模塊;3)發(fā)送模塊;4)接收模塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

Protel2004 DXP是Altium公司基于Prote199SE基礎(chǔ)，于2004年推出的新版本的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件具備從概念設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理功能。

該數(shù)據(jù)通信終端分為發(fā)送模塊和接收模塊兩個(gè)部分，兩個(gè)模塊電路相似。以發(fā)送電路為例，基于Protel2004 DXP設(shè)計(jì)的電路原理圖如圖2所示。

在發(fā)送數(shù)據(jù)是把它設(shè)置成發(fā)送模式，然后把節(jié)點(diǎn)地址和有效數(shù)據(jù)，按照時(shí)鐘順序?qū)懭霟o線發(fā)送模塊的緩存區(qū)域，有效數(shù)據(jù)應(yīng)該在CSN為低電平時(shí)連續(xù)寫入，節(jié)點(diǎn)地址在發(fā)送時(shí)寫一次就行，接著CE管腳保持10μs高電平并延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù);如果開啟了自動(dòng)應(yīng)答，則nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后隨即開始準(zhǔn)備接收信號，自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致。如果發(fā)送信號得到回應(yīng)，那么可以得出通信成功，TX_DS置高，同時(shí)TX_PLD從TX FIFO中清除;如果沒有收到回復(fù)，那么自動(dòng)重新發(fā)送，若重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)達(dá)到最大值，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā);MAX_RT或TX_DS置高時(shí)，IRQ為低電平，產(chǎn)生中斷，報(bào)告MCU。最終成功發(fā)送時(shí)，如果CE為低電平則nRF24L01為空閑狀態(tài)1;如果發(fā)送存儲器中還有數(shù)據(jù)，那么進(jìn)入下一輪發(fā)送模式。

在接收端，同樣要將nRF24L01設(shè)為接收模式，然后在延遲130μs后開始進(jìn)入接收狀態(tài)。當(dāng)接收方檢測到有數(shù)據(jù)來時(shí)，就將數(shù)據(jù)存儲在RXFIFO，此時(shí)標(biāo)志位中斷，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，此時(shí)MCU讀取數(shù)據(jù)，如果開啟了自動(dòng)應(yīng)答模式，接收方則自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)答狀態(tài)。

3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要基于Keil c51 uVision4 C語言單片機(jī)開發(fā)環(huán)境，是現(xiàn)階段使用最廣泛，也最容易操作學(xué)習(xí)的軟件，基于80C51單片內(nèi)核的處理軟件平臺來進(jìn)行的開發(fā)，包含多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成項(xiàng)目的管理，建立編譯、鏈接、對象代碼生成，軟件和硬件模擬完整的開發(fā)過程，特別是C編譯器生成的代碼工具的準(zhǔn)確性和效率達(dá)到了更高的水平，在發(fā)展大型的項(xiàng)目非常理想。

STC-ISP是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是專門為STC系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的，它適用于STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡便，被廣泛的使用。

基于以上兩個(gè)軟件，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

3.2 部分代碼

程序設(shè)計(jì)主要包含無線發(fā)送和接收兩部分，以無線發(fā)送為例，部分代碼如下：

4 結(jié)束語

基于AT89S52單片機(jī)數(shù)據(jù)通信終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，將程序編譯生成的文件寫入單片機(jī)，并對系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)表明：本系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、操作簡單、性價(jià)比好的特點(diǎn)，很好的實(shí)現(xiàn)了通信終端數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊?。其穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉且電路結(jié)構(gòu)簡單，適用于智能電子玩具、機(jī)器人等近距離無線傳輸，具有較好的實(shí)用價(jià)值。