基于AT89S52單片機數(shù)據(jù)通信終端設計

 摘要：目前，以單片機為核心的應用技術越來越廣。文中基于AT89S52單片機控制技術，設計了一個數(shù)據(jù)通信終端，對其系統(tǒng)的原理、構成和技術特點進行介紹。達到可以實時、穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的預期，在無線遙控方面有一定的應用。

隨著計算機技術尤其是單片微型機技術的發(fā)展，人們已越來越多的采用單片機來對一些工業(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)實意義。

近年來，通信技術發(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單片機設計了一個無線傳輸系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設計

AT89S52單片機功耗低，采用高性能的CMOS技術制成的8位單片機，有8K的存儲空間。采用先進的高密度和非易失性存儲技術，對通用的單片機指令系統(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用，在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。

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)器這幾個部分組成。在電流很低的時候，發(fā)射功率為-6DBM它的消耗電流時9 mA，接收電流為12.3 mA，在待機模式或者停電模式下它的消耗更低。

以AT89S52單片機為核心，在輸入模塊用的是物理按鍵進行數(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)設計框圖如圖1所示。

2 硬件設計及實現(xiàn)

Protel2004 DXP是Altium公司基于Prote199SE基礎，于2004年推出的新版本的電路設計軟件，該軟件具備從概念設計，頂層設計直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗證和設計數(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部分，兩個模塊電路相似。以發(fā)送電路為例，基于Protel2004 DXP設計的電路原理圖如圖2所示。

在發(fā)送數(shù)據(jù)是把它設置成發(fā)送模式，然后把節(jié)點地址和有效數(shù)據(jù)，按照時鐘順序寫入無線發(fā)送模塊的緩存區(qū)域，有效數(shù)據(jù)應該在CSN為低電平時連續(xù)寫入，節(jié)點地址在發(fā)送時寫一次就行，接著CE管腳保持10μs高電平并延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù);如果開啟了自動應答，則nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后隨即開始準備接收信號，自動應答接收地址應該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致。如果發(fā)送信號得到回應，那么可以得出通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX FIFO中清除;如果沒有收到回復，那么自動重新發(fā)送，若重復發(fā)送數(shù)據(jù)達到最大值，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，IRQ為低電平，產(chǎn)生中斷，報告MCU。最終成功發(fā)送時，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)，那么進入下一輪發(fā)送模式。

在接收端，同樣要將nRF24L01設為接收模式，然后在延遲130μs后開始進入接收狀態(tài)。當接收方檢測到有數(shù)據(jù)來時，就將數(shù)據(jù)存儲在RXFIFO，此時標志位中斷，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，此時MCU讀取數(shù)據(jù)，如果開啟了自動應答模式，接收方則自動進入應答狀態(tài)。

3 軟件設計與實現(xiàn)

3.1 軟件設計

軟件設計主要基于Keil c51 uVision4 C語言單片機開發(fā)環(huán)境，是現(xiàn)階段使用最廣泛，也最容易操作學習的軟件，基于80C51單片內(nèi)核的處理軟件平臺來進行的開發(fā)，包含多種工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成項目的管理，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確性和效率達到了更高的水平，在發(fā)展大型的項目非常理想。

STC-ISP是一款單片機下載編程燒錄軟件，是專門為STC系列單片機設計的，它適用于STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機，使用簡便，被廣泛的使用。

基于以上兩個軟件，所設計的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

3.2 部分代碼

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

4 結束語

基于AT89S52單片機數(shù)據(jù)通信終端系統(tǒng)設計完成后，將程序編譯生成的文件寫入單片機，并對系統(tǒng)的運行狀況進行觀察，實驗表明：本系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、操作簡單、性價比好的特點，很好的實現(xiàn)了通信終端數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊?。其穩(wěn)定性好，價格低廉且電路結構簡單，適用于智能電子玩具、機器人等近距離無線傳輸，具有較好的實用價值。