1、畢業設計（論文）開題報告設計（論文）題目： 基于PTR2000無線收發數據傳輸系統的設計學 院：專業班級： 學生姓名：指導教師： 開題時間： 2009 年 4 月7 日基于PTR2000無線收發數據傳輸系統的設計1. 選題的目的和意義一般情況下，基于單片機的測控系統在獲取傳感器的數據后，還要將所獲得數據傳送到主機（一般是為微機）上，傳送數據的方式可以采用有線的數據傳輸，例如采用有線的串、并型總線、C、總線、CAN總線等，也可以是無線數據傳輸。在本例中，主要說明一種和單片機密切相關的無線數據傳輸方式，即單片機和無線數據傳輸收發模塊PTR2000的組合，形成單片機的無線數據傳輸系統，與微機進行無線

2、數據傳輸1。以往的設計無線數據傳輸產品常常需要相應的無線電專業知識和昂貴的專業設備而且傳統的電路方案不是電路復雜就是調試困難而令人忘而卻步，以至影響了用戶的使用和新產品的開發研制工作。PTR2000的出現，使人們擺脫了傳統無線產品設計的困擾。無線數據收發模塊PTR2000性能優異，其顯著特點是所需外圍元件少，設計非常方便。該模塊在內部集成了高頻發射、高頻接收、PLL合成、FSK調制/解調、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數據產品。無線數據收發模塊PTR2000采用抗干擾能力較強的FSK調制/解調方式，其工作率穩定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設計生產，這些優異性

3、使得PTR2000非常適用于便攜及手持產品。另外，由于它采用了低發射功率、高靈敏度設計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數據傳輸的理想選擇。無線數據傳輸模塊PTR2000可廣泛于遙控、遙測、小型無線網絡、無線秒表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、生物信號采集、水文氣象控制、機器人控制、無線232/422/485數據通信、數字音頻、數字圖像傳輸等理想系統。2. 國內、外現狀及發展趨勢 科技的飛速發展，信息時代的網絡互聯已不再是簡單地將計算機以物理的方式連接起來，取而代之的是合理地規劃及設計整個網

4、絡體系、充分利用現有的各種資源，建立遵循標準的高效可靠、同時具備擴充性的網絡系統。無線網絡的諸多特性，正好符合了這一需求。 一般而言，凡采用無線傳輸的計算機網絡都可稱為無線網。從WLAN到藍牙、從紅外線到移動通信，所有的這一切都是無線網絡的應用典范。就本文的主角WLAN而言，從其定義上可以看到，它是一種能讓計算機在無線基站覆蓋范圍內的任何地點（包括戶內戶外）發送、接收數據的局域網形式，說得通俗點，就是局域網的無線連接形式。隨著移動通信技術飛速發展，越來越多的信息采集和遠程控制系統采用了無線數據傳送技術，它與有線數傳相比主要有布線成本低、安裝簡便、便于移動的優點，而且隨著互聯網技術的迅猛發展和快

5、速普及，越來越多的基于單片機為微控制器的的測控設備或智能儀器儀表都需要通過互聯網上進行數據交換或傳輸數據。無限收發一體數傳MODEM模塊PTR2000芯片性能優異，在業界居領先水平，它的顯著特點是所需外圍元件少，因而設計非常方便。該模板塊在內部需成了高頻接收、PLL合成、FSK調制/解調、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無線數傳產品。3.課題的主要工作在本設計中，無線收發模塊主要擔當測控系統中單片機和微機之間的數據傳輸，如圖1所示。可以說，無線收發模塊相當于是單片機測控系統的一個特殊的執行模塊。如圖1所示，單片機和微機之間的無線數據傳輸過程是：單片機處理需要發送的數據

6、，利用串口將數據傳輸到無線數據模塊的發送端，串行信號經調制后發送到地面計算機進行數據處理和數據記錄2。無線數據傳輸模塊在測控系統中的主要功能表現于，在無法使用有線數據傳輸場合，或者是為了保證安全，采用無線數據傳輸模塊和單片機配合數據傳輸的方案較為理想3。 圖1無線收發模塊完成課題所需的條件 由于無線收發芯片的種類和數量比較多，如何在設計中選擇所需的芯片非常關鍵。正確的選擇可以使開發工作少走彎路，以下幾點是在選擇芯片或者模塊時所需注意的問題：（1）收發芯片數據傳輸的編碼方式采用曼切斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經驗，需要更多的內存和程序容量，并且曼切斯特編碼大大降低數據傳輸的效率，一

7、般僅能達到標稱速率1/3。采用串口傳輸的芯片，如nRF401系列的芯片，應用及編程非常簡單傳送效率很高，標稱速率就是實際速率，因而串口的編程相對簡單，編程開發工作也很方便。（2）外圍元件數量芯片外圍元件的數量決定了模塊的體積和重量，以及整個系統的復雜性，因而應該選擇外圍元件少的收發芯片。這方面nRF是一個較為理想的選擇。外圍元件僅10個左右，無需聲表濾波器、變容管等昂貴的元件，只需要便宜且易于獲得4MHz晶體，收發天線合一4。（3）功耗由于無線收發芯片是應用在測控系統上，因而功耗非常重要，應該根據需要選擇綜合功耗較小的模塊。（4）發射功率在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應該選用發射功率

8、較高的產品。（5）收發芯片的封裝和管腳數較少的引腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積，適合測控系統的設計。nRF401僅20個腳，是管腳和體積最小的6.。3.2技術方案在軟件編程過程中，對PTR2000的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要表1給出了該模塊的工作模式控制及工作頻道的選擇方式。表1 模塊工作模式控制及工作頻道選擇表模塊接腳輸入電平模塊狀態TXENCSPWR工作頻道號器件狀態0011接收0112接收1011發射1112發射xx0待機（1） 發送PTR2000的通信速率最高為20Kbit/s,也可工作在其它速率如4800bps、9600bps下，無需設置PTR2000的工作速率。在發送

9、數據之前，應將模塊先置于發射模式，即TXEN=1。然后在等待至少5ms后（接收到發射的轉換時間）才可以發送任意長度的數據。發送結束后應將模塊置于接收狀態，即TXEN=0。發射到接收的轉換時間為5ms7。（2） 接收接收時應將PTR2000置于接收狀態，即TXEN=0。然后將將接收到的數據直接送到單片機串口或經電平轉換后送到計算機8。（3） 待機模式當PWR=0時，PTR2000進入節電待機模式，此時的功耗大約為8A，但在待機模式下不能接收和發射數據。PTR2000 除了應注意在發送、接收和待機模式下的編程外，還需注意在無信號時，PTR2000的串口輸出的是隨機數據，此時，可定義一個簡單的通信協

10、議，如在發送時，在有效數據這前加兩用人才個（或多個）字節的固定標志，以便在接收一方的軟件中檢測該固定標志并將其作出了為下式數據的開始。為了使系統能夠可靠地通信，在編程時應設計通信協議，并應考慮數據的糾檢錯，檢錯可采用較驗方式或更好的CRC校驗方式9。3.3硬件連接圖2所示是PTR2000與計算機串口進行接口的典型應用電路。連接時，PTR2000無線MODEM的DI端應接單片串口的發送端，DO接單片機串口的接收端。利用單片機的I/O可以控制模塊的發射控制、頻道轉換和低功耗模式。如果直接將PTR2000與計算機串口連接，則可用RTS來控制PTR2000無線MODEM模塊的收/發狀態轉換（RTS需經

11、電平轉換）10。 圖2典型應用電路11了解PTR2000電路系統，了解無線收發數傳MODEM模塊PTR2000的原理與應用，了解單片機原理及其接口技術，能夠完成必要的硬件設備連接。實驗物質條件有自動化實驗室、機房。周 次課 題 安 排1熟悉設計任務，進行總體方案設計，英文資料翻譯2查閱資料，寫開題報告3熟悉89C52單片機，復習相關指令4了解無線收發數傳MODEM模塊PTR2000的原理與應用，上交外文翻譯5完成PTR2000的工作模式和工作頻道的選擇6上交開題報告7選擇傳感器，并完成傳感器與單片機的連接8完成單片機與PTR2000的電路連接9無線發射傳輸模塊硬件綜合調試設計10完成PTR20

12、00與計算機串口接口，實現無線收發數據模塊硬件設計11無線發射傳輸模塊軟件設計12無線接收傳輸模塊軟件設計13軟件綜合調試14軟件、硬件綜合調試15撰寫畢業設計論文16撰寫畢業設計論文17畢業設計論文整改18上交材料，準備答辯1 潘新民，王燕芳.微型計算機控制技術M.北京：高等教育出版社，2001.2 田方成. 微機控制理論及其應用M.北京：電子工業出版社，1997.3 胡漢才.單片機原理及其接口技術M.北京：清華大學出版社，1996.4 余永權，汪明慧，黃英.單片機在控制系統中的應用M.北京：電子工業出版社，1995.5 黃正謹.在系統編程技術及其應用M.南京：東南大學出版社，2006.6M.北京：機械工業出版社，2008. 7 李光飛，樓然苗，胡佳文等.單片機課程設計實例指導M.北京：