無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p><b>　　2 方案論證4</b></p><p>　　2.1 方案1——采用A/D和D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)字無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)4</p><p>　　2.2 方案2——

2、數(shù)字和模擬結(jié)合的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)5</p><p><b>　　3 系統(tǒng)概述7</b></p><p>　　4 單元電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1 射頻發(fā)射電路8</p><p>　　4.2 射頻接收8</p><p>　　4.3 數(shù)字無線發(fā)射電路9</p>&l

3、t;p>　　4.3.1 C8051F310單片機(jī)介紹9</p><p>　　4.3.2 nRF905芯片介紹13</p><p>　　4.3.3 數(shù)字無線發(fā)射硬件電路17</p><p>　　4.3.4 液晶顯示電路19</p><p>　　4.4 數(shù)字無線接收電路23</p><p>　　4.5 電源

4、電路24</p><p>　　4.5.1 +5V電源電壓設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.5.2 +3.3V電源電壓設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.5.3 蓄電池25</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計(jì)26</b></p><p>　　5.1 數(shù)字無線發(fā)射電路程序設(shè)計(jì)26<

5、;/p><p>　　5.1.1 發(fā)射電路程序26</p><p>　　5.1.2 液晶顯示電路程序26</p><p>　　5.2 數(shù)字無線接收電路程序設(shè)計(jì)28</p><p><b>　　6 測試結(jié)果30</b></p><p><b>　　結(jié) 論31</b><

6、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p>　　附錄A 無線發(fā)射電路33</p><p>　　附錄B 無線接收電路34</p><p>　　附錄1 發(fā)射程序35</p><p>　　附錄2 液晶程序40</p><p>　　附錄3 接收程序61

7、</p><p><b>　　致 謝67</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。無線視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制

8、技術(shù)也有長遠(yuǎn)的發(fā)展。</p><p>　　在國內(nèi)外市場上，主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)[1]與數(shù)字系統(tǒng)混

9、合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。</p><p>　　數(shù)字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機(jī)的多媒體管理和基于PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對矩陣主機(jī)的切換控制及對系統(tǒng)的多媒體管理兩種類型。</p><p>　　80年代是微處理器的年代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器，將原來分散的全硬件視頻監(jiān)控系統(tǒng)微型集中化，如將視頻切換、對前端的控制等功能集合一起，一機(jī)處理，

10、是技術(shù)上的一個(gè)突破。</p><p>　　自備微處理器的矩陣主機(jī)可通過PC機(jī)的圖形管理軟件實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　?。?）對單一工作站之中的視頻監(jiān)控、出入口控制、內(nèi)部通訊、報(bào)警等進(jìn)行綜合全面控制(注：只能提供一個(gè)簡單的、可增強(qiáng)系統(tǒng)控制功能的用戶界面，但不能代替矩陣主機(jī)的安防配置和編程能力)；</p><p>　?。?）任意一臺工作站可通過網(wǎng)絡(luò)，控制其它工作

11、站所連接的矩陣主機(jī)、報(bào)警設(shè)備，完成視頻切換、云臺、鏡頭控制及報(bào)警聯(lián)動(dòng)等；</p><p>　　（3）可通過軟件實(shí)現(xiàn)對眾多矩陣主機(jī)和報(bào)警接口軟件模塊的控制。</p><p>　　基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)到監(jiān)視器的視頻矩陣切換，云臺和鏡頭的控制，通過串口連接報(bào)警設(shè)備的報(bào)警信息，并通過程序編程自動(dòng)完成視頻切換、云臺控制、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、報(bào)警錄像等各項(xiàng)控制功能。系統(tǒng)能充分利用PC

12、機(jī)的資源，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，同時(shí)其開放性的結(jié)構(gòu)特性更可使之與其它多種系統(tǒng)如與消防報(bào)警系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互動(dòng)集成。</p><p>　　隨著微處理器、微機(jī)的功能、性能的增強(qiáng)和提高，多媒體技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)在功能、性能、可靠性、結(jié)構(gòu)方式等方面都發(fā)生了很大的變化，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便靈活、與其它技術(shù)系統(tǒng)的接口趨于規(guī)范，人機(jī)交互界面更為友好。但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形

13、態(tài)沒有變，仍為模擬的視頻信號，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò)，介質(zhì)專用的特點(diǎn)，因此系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平，已無太多潛力可挖，其局限性依然存在，要滿足更高的要求，數(shù)字化是必由之路。</p><p>　　90年代末，隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起，現(xiàn)今市場上有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以

14、嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)[2]。</p><p>　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化的前提，網(wǎng)絡(luò)化又是系統(tǒng)集成化的基礎(chǔ)，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展的最大兩個(gè)特點(diǎn)就是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。被廣泛運(yùn)用于商業(yè)領(lǐng)域、金融領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、高危領(lǐng)域、個(gè)人領(lǐng)域等。</p><p>　　許多書籍都對無線電系統(tǒng)有一定的介

15、紹，但是沒有相關(guān)的書本詳細(xì)的介紹無線視頻監(jiān)控這一部分的內(nèi)容。</p><p>　　基于無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展迅速更新、升級及應(yīng)用廣泛等這些特點(diǎn)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要對模擬信號數(shù)字化控制，使其推向數(shù)字化的應(yīng)用領(lǐng)域來進(jìn)行研究。運(yùn)用C8051F310單片機(jī)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)信息無線傳送，通過高頻調(diào)制電路對射頻圖像信息進(jìn)行無線傳送。電路主要采用射頻無線發(fā)射、射頻無線接收、數(shù)字無線發(fā)射、數(shù)字無線接收等模塊完成電路的設(shè)計(jì)。</p&g

16、t;<p>　　本設(shè)計(jì)中運(yùn)用了nRF905收發(fā)模塊，此模塊提供了SPI 接口方便與C8051F310單片機(jī)的SPI 口連接。nRF905 單片無線收發(fā)器工作在433MHZ，通過SPI 接口進(jìn)行編程配置，從而工作在消耗很低的電流狀態(tài)。C8051F310單片機(jī)的增強(qiáng)型串行外設(shè)接口[3]SPI0提供訪問一個(gè)全雙工同步串行總線。SPI0可以作為主器件或從器件工作，使用4線主方式。通過C8051F310單片機(jī)SPI串口進(jìn)行編程控制視

17、頻頭的轉(zhuǎn)向，同時(shí)，通過89S52單片機(jī)控制液晶顯示電路；再運(yùn)用射頻發(fā)射與射頻接收電路，將圖像信息顯示在電視機(jī)上，達(dá)到對周圍事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。經(jīng)過對無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我們更好的熟悉C8051F310單片機(jī)和89S52 兩款單片機(jī)，而且對C8051F310這款在校園里運(yùn)用還不是很多的單片機(jī)有很好的掌握。在使用89S52單片機(jī)控制液晶顯示電路時(shí)，可以對以往學(xué)習(xí)過的51系列單片機(jī)進(jìn)行鞏固；對HY-12864液晶顯示電路的硬件和軟件有一個(gè)

18、充分的認(rèn)識。</p><p>　　本設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富、信息量大、涵蓋技術(shù)領(lǐng)域?qū)拸V、資料齊全、實(shí)用性強(qiáng)，為了便于理解和應(yīng)用，論文中詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)方面的所有要點(diǎn)，并且附帶了電路原理圖和所有的相關(guān)程序?？梢詫o線控制方面的得到了解，同時(shí)，對兩款單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用能夠更好的掌握。參考硬件電路及源程序進(jìn)行調(diào)試，對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有一個(gè)明確的概括。將畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物更好的運(yùn)用于實(shí)際中，與生活緊密的聯(lián)系起來。畢業(yè)設(shè)計(jì)——無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是

19、大學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)的專業(yè)和理論知識聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)很好的課題。</p><p><b>　　2 方案論證</b></p><p>　　無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用廣泛,使用的環(huán)境各不相同, 而且無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的種類比較多，根據(jù)具體的情況可以選用不同的設(shè)計(jì)方案?？梢詼p小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場。本設(shè)計(jì)要求通過單片機(jī)控制，對攝像頭進(jìn)行無線實(shí)時(shí)控制，達(dá)

20、到不同角度的監(jiān)控功能。</p><p>　　2.1 方案1——采用A/D和D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)字無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　攝像頭將所采集到的圖像信號經(jīng)過內(nèi)部的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成視頻信號傳給高速A/D，高速A/D負(fù)責(zé)把攝像頭輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的8位數(shù)據(jù)量[4]。C8051F310單片機(jī)控制高速A/D的采集開始與結(jié)束，將轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)據(jù)量傳給單片機(jī)。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，它將

21、從A/D取得的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過處理后送給無線發(fā)射模塊進(jìn)行調(diào)制發(fā)送。鍵盤對無線發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)射控制。詳見圖2-1 A/D轉(zhuǎn)換無線發(fā)射框圖。</p><p>　　圖2-1 A/D轉(zhuǎn)換無線發(fā)射框圖</p><p>　　無線接收模塊把接收到的信號進(jìn)行解調(diào)，再把解調(diào)后的8位數(shù)據(jù)量傳給C8051F310單片機(jī)。單片機(jī)通過指令控制高速無線接收模塊的開始與結(jié)束。將所得到的數(shù)據(jù)量經(jīng)過運(yùn)算處理后送給高速D/A，其

22、將數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬量，然后送給顯示設(shè)備。從而達(dá)到了監(jiān)控的功能。詳見圖2-2 D/A轉(zhuǎn)換無線接收框圖。</p><p>　　圖2-2 D/A轉(zhuǎn)換無線接收框圖</p><p>　　此方案處理速度快，功能和可靠性強(qiáng)，視頻中分辨率高，可以控制距離遠(yuǎn)，達(dá)到很好的效果，使用范圍廣。但是，電路通過信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等部分組成，硬件電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要使用高速的單片機(jī)和高速A/D與D/

23、A轉(zhuǎn)換芯片，電路實(shí)現(xiàn)和調(diào)試都相當(dāng)困難。各芯片成本高，適用于專業(yè)場合，不便于畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 方案2——數(shù)字和模擬結(jié)合的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　此方案采用射頻無線發(fā)射、射頻無線接收、數(shù)字無線發(fā)射、數(shù)字無線接收四部分組成。C8051F310單片機(jī)從鍵盤取得的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過處理后送給無線發(fā)射模塊進(jìn)行調(diào)制發(fā)送。鍵盤經(jīng)過C8051F310單片機(jī)可以對無線發(fā)射模塊nR

24、F905進(jìn)行控制。AT89S52單片機(jī)通過鍵盤在液晶上顯示對應(yīng)的控制信息。視頻顯示設(shè)備將接收到的射頻信號解調(diào)成視頻信號并顯示，從而達(dá)到了監(jiān)控的功能。詳見圖2-3框圖。</p><p>　　圖2-3 射頻無線接收和數(shù)字無線發(fā)射框圖</p><p>　　攝像頭采集圖像信號[5]，通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成視頻信號輸出到調(diào)制電路。調(diào)制電路的設(shè)計(jì)：電容三點(diǎn)式振蕩電路產(chǎn)生56MHz正弦信號和AV信號調(diào)制

25、，得出射頻信號，送入到射頻放大器UPC1651放大后發(fā)送出去。nRF905無線接收模塊把接收到的信號進(jìn)行解調(diào)，把解調(diào)后的數(shù)據(jù)信息傳給C8051F310單片機(jī)，單片機(jī)通過指令控制攝像頭電機(jī)的轉(zhuǎn)向。詳見圖2-4框圖。</p><p>　　圖2-4 射頻無線發(fā)射和數(shù)字無線接收框圖</p><p>　　此設(shè)計(jì)電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)，使用范圍廣，對于銀行、煤礦等安全地帶可以很方便控制攝像頭的電機(jī)進(jìn)行檢測

26、。功耗低、軟件編程較簡單，nRF905芯片的體積小、整個(gè)系統(tǒng)成本低。用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用了單片機(jī)的資源。同時(shí)使用C8051F310單片機(jī)和nRF905芯片一起控制,非常符合我們的設(shè)計(jì)思路，所以本設(shè)計(jì)采用方案2。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù)是將攝像頭將所采集到的圖像信號經(jīng)過其內(nèi)部的轉(zhuǎn)換電

27、路轉(zhuǎn)換成視頻信號，送入射頻調(diào)制發(fā)射電路（即通過調(diào)制電路把攝像頭輸出的模擬電壓信號和本振信號調(diào)制出射頻信號，經(jīng)放大后發(fā)送）。</p><p>　　射頻接收器將射頻調(diào)制發(fā)射電路發(fā)射過來的射頻信號還原成圖像并進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的功能。</p><p>　　發(fā)射端的C8051F310單片機(jī)通過鍵盤對數(shù)字無線發(fā)射模塊的開始與結(jié)束控制。C8051F310單片機(jī)把控制字和所要傳送的數(shù)據(jù)信息分別寫入

28、nRF905發(fā)射模塊進(jìn)行調(diào)制發(fā)送。同時(shí)，AT89S52單片機(jī)通過鍵盤在液晶上顯示對應(yīng)的控制信息。</p><p>　　在數(shù)字無線接收端，首先，接收端的C8051F310單片機(jī)把控制字寫入nRF905數(shù)字無線接收模塊，然后其將接收到的信號進(jìn)行解調(diào)，把解調(diào)后的數(shù)據(jù)信息傳給C8051F310單片機(jī)，單片機(jī)通過指令控制電機(jī)轉(zhuǎn)向。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要組成部分具體如圖3-1所示系統(tǒng)框圖。&

29、lt;/p><p><b>　　圖3-1系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　4 單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路由射頻發(fā)射、射頻接收、數(shù)字無線發(fā)射、數(shù)字無線接收和電源電路五大模塊組成。各電路模塊的設(shè)計(jì)如下。</p><p>　　4.1 射頻

30、發(fā)射電路</p><p>　　射頻發(fā)射電路通過電容三點(diǎn)式產(chǎn)生56MHz的頻率[6]，而圖像信號經(jīng)過攝像頭采集，通過攝像頭的內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，從JP1端送入，通過二極管調(diào)制電路，調(diào)制電路負(fù)責(zé)把攝像頭輸出的模擬電壓信號和本振信號混出射頻信號，射頻信號經(jīng)過uPC1651集成運(yùn)算放大器和共發(fā)射級電路放大后發(fā)送。其中uPC1651是電視天線放大器專用集成電路，是一塊超高頻、寬頻帶（頻率帶寬為1200MHz）、低噪

31、聲，功率增益大（19dB，f=500MHz）的高頻線性放大電路。如圖4-1所示射頻發(fā)射電路。</p><p>　　圖4-1 射頻發(fā)射電路</p><p><b>　　4.2 射頻接收</b></p><p>　　射頻接收部分主要是電視機(jī)的接收，通過電視臺的VHL波段[7]進(jìn)行攝像頭采集的56MHz的AV信號在電視機(jī)顯示器上顯示。</p&g

32、t;<p>　　4.3 數(shù)字無線發(fā)射電路</p><p>　　由于單片機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、可靠性高、價(jià)格低廉、功耗低、控制功能強(qiáng)及應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中的數(shù)字無線發(fā)射和數(shù)字無線接收主要是通過C8051F310單片機(jī)的串行外設(shè)接口總線SPI（Serial Peripheral Interface）和nRF905發(fā)射與接收模塊的SPI總線進(jìn)行電路的控制，52系列（AT89S52）單片機(jī)主

33、要負(fù)責(zé)HY-12864液晶顯示電路的控制。硬件電路見附錄A。</p><p>　　4.3.1 C8051F310單片機(jī)介紹 </p><p>　　無線發(fā)射和接收電路運(yùn)用C8051F310單片機(jī)的SPI串行外設(shè)接口進(jìn)行電路的控制。在此主要介紹C8051F310單片機(jī)的內(nèi)部性能[8]和SPI總線的特性。</p><p>　　一、C8051F310內(nèi)部性能</p&g

34、t;<p><b>　　1.模擬外設(shè) </b></p><p><b>　　·10位ADC </b></p><p>　　轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200ksps </p><p>　　可多達(dá)21個(gè)外部單端或差分輸入 </p><p>　　VREF可在外部引腳或VDD中選擇 </p&

35、gt;<p>　　內(nèi)置溫度傳感器（±3°C） </p><p><b>　　·兩個(gè)模擬比較器 </b></p><p>　　可編程回差電壓和響應(yīng)時(shí)間 </p><p>　　可配置為中斷或復(fù)位源（比較器0） </p><p><b>　　2.在片調(diào)試 </b>

36、;</p><p>　　· 片內(nèi)調(diào)試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試（不需仿真器）支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察/修改存儲(chǔ)器和寄存器 </p><p>　　· 比使用仿真芯片、目標(biāo)仿真頭和仿真插座的仿真系統(tǒng)有更優(yōu)越的性能 </p><p>　　3.供電電壓2.7V - 3.6V </p><p>　　· 典型工作電流：5

37、mA@25MHz；11µA@32KHz </p><p>　　· 溫度范圍：-40°C - +85°C </p><p>　　4.高速8051微控制器內(nèi)核 </p><p>　　· 流水線指令結(jié)構(gòu)；70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期 </p><p>　　· 速度可達(dá)25

38、MIPS（時(shí)鐘頻率為25MHz時(shí)） </p><p><b>　　5.存儲(chǔ)器 </b></p><p>　　· 1280字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM（1024+256） </p><p>　　· 16KB FLASH存儲(chǔ)器 </p><p><b>　　6.數(shù)字外設(shè) </b></p&

39、gt;<p>　　· 29個(gè)端口I/O；所有口線均耐5V電壓 </p><p>　　· 硬件增強(qiáng)型UART、SMBus和SPI串口 </p><p>　　· 4個(gè)通用16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 </p><p>　　· 16位可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA），有5個(gè)捕捉/比較模塊 </p><p&

40、gt;　　· 使用PCA或定時(shí)器和外部時(shí)鐘源的實(shí)時(shí)時(shí)鐘方式 </p><p><b>　　7.時(shí)鐘源 </b></p><p>　　· 內(nèi)部可編程振蕩器：24.5MHz，±2%的精度，可支持無晶體UART操作 </p><p>　　· 外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時(shí)鐘 </p><

41、;p><b>　　8.封裝 </b></p><p>　　· 32腳LQFP </p><p>　　二、SPI總線的特性 </p><p>　　C8051F310單片機(jī)內(nèi)部具有增強(qiáng)型串行外設(shè)接口（SPI0）可提供訪問一個(gè)全雙工同步串行總線的能力。</p><p><b>　　1.信號說明<

42、/b></p><p>　?。?）主輸出、從輸入（MOSI） </p><p>　　主出從入（MOSI）信號是主器件的輸出和從器件的輸入，用于從主器件到從器件的串行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)被配置為主器件時(shí)，MOSI 由移位寄存器的 MSB 驅(qū)動(dòng)。</p><p>　?。?）主輸入、從輸出（MISO）</p><p>　　主入從出（MISO）信號是從

43、器件的輸出和主器件的輸入，用于從從器件到主器件的串行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)SPI被禁止或工作在4線從方式而未被選中時(shí)， MISO引腳被置于高阻態(tài)。</p><p>　?。?）串行時(shí)鐘（SCK）</p><p>　　串行時(shí)鐘（SCK）信號是主器件的輸出和從器件的輸入，用于同步主器件和從器件之間在MOSI和MISO線上的串行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)SPI0作為主器件時(shí)產(chǎn)生該信號。</p><p&

44、gt;　?。?）從選擇（NSS）</p><p>　　從選擇（NSS）信號的功能取決于SPI0CN寄存器中NSSMD1和NSSMD0位的設(shè)置。有3種可能的方式：3線主方式或從方式、4線從方式或多主方式和4線主方式。本設(shè)計(jì)用NSSMD[1:0] = 1x為4線主方式， NSS作為輸出。NSSMD0的設(shè)置值決定NSS引腳的輸出電平。</p><p>　　2.SPI0主方式操作</p>

45、;<p>　　只有SPI主器件能啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。通過將主允許標(biāo)志MSTEN置1，將SPI0置于主方式。當(dāng)處于主方式時(shí)，向SPI0數(shù)據(jù)寄存器寫入一個(gè)字節(jié)時(shí)是寫發(fā)送緩沖器。如果SPI移位寄存器為空，發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)字節(jié)被傳送到移位寄存器，數(shù)據(jù)傳輸開始。SPI0主器件立即在MOSI線上串行移出數(shù)據(jù)，同時(shí)在SCK上提供串行時(shí)鐘。在傳輸結(jié)束后SPIF標(biāo)志被置為邏輯1。如果中斷被允許，在SPIF標(biāo)志置位時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。在全雙工操

46、作中，當(dāng)SPI主器件在MOSI線向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，被尋址的SPI從器件可以同時(shí)在MISO線上向主器件發(fā)送其移位寄存器中的內(nèi)容。因此，SPIF標(biāo)志既作為發(fā)送完成標(biāo)志又作為接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志。</p><p><b>　　4.SPI0中斷源</b></p><p>　　如果SPI0中斷被允許，在下述4個(gè)標(biāo)志位被置1時(shí)將產(chǎn)生中斷。</p><p>

47、　?。?）在每次字節(jié)傳輸結(jié)束，SPI中斷標(biāo)志SPIF被置1。該標(biāo)志適用于所有SPI方式。</p><p>　?。?）如果在發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)尚未被傳送到移位寄存器時(shí)寫SPI0DAT，寫沖突標(biāo)志W(wǎng)COL被置1。</p><p>　　（3）當(dāng)SPI0被配置為主器件并且工作于多主方式，而NSS被拉為低電平時(shí)，方式錯(cuò)誤標(biāo)志MODF被置1。</p><p>　　（4）當(dāng)SPI

48、0被配置為從器件并且一次傳輸結(jié)束，而接收緩沖器中還保持著上一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)未被讀取時(shí)，接收溢出標(biāo)志RXOVRN被置1。</p><p><b>　　5.串行時(shí)鐘時(shí)序 </b></p><p>　　使用SPI0配置寄存器中的時(shí)鐘控制選擇位可以在串行時(shí)鐘相位和極性的4種組合中選擇其一。CKPHA位選擇兩種時(shí)鐘相位（鎖存數(shù)據(jù)所用的邊沿）中的一種。CKPOL位在高電平有效和低電

49、平有效的時(shí)鐘之間選擇。主器件和從器件必須被配置為使用相同的時(shí)鐘相位和極性。注意：在改變時(shí)鐘相位和極性期間應(yīng)禁止SPI0，兩個(gè)器件通信時(shí)，不論工作在主方式還是從方式，CKPHA必須被置0。</p><p>　　6.SPI特殊功能寄存器 </p><p>　　對SPI0的訪問和控制是通過系統(tǒng)控制器中的4個(gè)特殊功能寄存器實(shí)現(xiàn)，具體如下。</p><p>　　(1)SPI0

50、CFG：SPI0配置寄存器，復(fù)位值：00000111 SFR地址：0XA1</p><p>　　R R/W R/W R/W R R R R </p><p>　　位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0</p>&

51、lt;p>　　位7：SPIBSY：SPI忙標(biāo)志（只讀）</p><p>　　當(dāng)一次SPI傳輸正在進(jìn)行時(shí)（主或從方式），該位被置為1。</p><p>　　位6：MSTEN：主方式允許位</p><p>　　0：禁止主方式，工作在從方式。1：允許主方式，工作在主器件方式。</p><p>　　位5 CKPHA：SPI0時(shí)鐘相位。該位控制

52、SPI0時(shí)鐘的相位。</p><p>　　0：在SCK周期的第一個(gè)邊沿采樣數(shù)據(jù)。1：在SCK周期第二個(gè)邊沿采樣數(shù)據(jù)。</p><p>　　位4：CKPOL：SPI0時(shí)鐘極性。該位控制SPI0時(shí)鐘的極性。 </p><p>　　0：SCK在空閑狀態(tài)時(shí)處于低電平。 1：SCK在空閑狀態(tài)時(shí)處于高電平。</p><p>　　位3：SLVSEL：從選擇

53、標(biāo)志（只讀）</p><p>　　當(dāng)NSS引腳為低電平時(shí)該位被置1，表示SPI0是被選中的從器件。當(dāng)NSS引腳為高電平時(shí)，該位被清0。</p><p>　　位2：NSSIN：NSS引腳的瞬時(shí)值（只讀）</p><p>　　該位指示讀該寄存器時(shí)NSS引腳的即時(shí)值。該信號未被去噪。</p><p>　　位1：SRMT：移位寄存器空標(biāo)志（在從方式有

54、效，只讀）。</p><p>　　當(dāng)所有數(shù)據(jù)都被移入/移出移位寄存器并且沒有新數(shù)據(jù)可以從發(fā)送緩沖器讀出或向接收緩沖器寫入時(shí)，該位被置1。當(dāng)數(shù)據(jù)字節(jié)被從發(fā)送緩沖器傳送到移位寄存器或SCK發(fā)生變化時(shí)，該位被清0。 </p><p>　　位0：RXBMT：接收緩沖器空（在從方式有效，只讀）</p><p>　　當(dāng)接收緩沖器被讀取且沒有新數(shù)據(jù)時(shí)，該位被置1。如果在接收緩沖器

55、中有新數(shù)據(jù)未被讀取，則該位被清0。</p><p>　　(2) SPI0CN：SPI0控制寄存器，復(fù)位值：00000110 SFR地址：0XF8 (可位尋址)</p><p>　　R/W R/W R/W R/W R/W R/W R R/W </p><p>　　位7 位6 位

56、5 位4 位3 位2 位1 位0</p><p>　　位7：SPIF：SPI0中斷標(biāo)志</p><p>　　該位在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后被硬件置1。如果中斷被允許，置1該位將會(huì)使CPU轉(zhuǎn)到SPI0中斷處理服務(wù)程序。該位用軟件清0。</p><p>　　位6：WCOL：寫沖突標(biāo)志</p><p>　　該位

57、由硬件置1（并產(chǎn)生一個(gè)SPI0中斷），表示數(shù)據(jù)傳送期間對SPI0數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行了寫操作。該位用軟件清0。</p><p>　　位5：MODF：方式錯(cuò)誤標(biāo)志</p><p>　　當(dāng)檢測到主方式?jīng)_突（NSS為低電平，MSTEN＝1，NSSMD[1:0] = 01）時(shí)，該位由硬件置1（并產(chǎn)生一個(gè)SPI0中斷）。該位用軟件清0。</p><p>　　位4：RXOVRN：接收

58、溢出標(biāo)志（只適用于從方式）</p><p>　　當(dāng)前傳輸?shù)淖詈笠晃灰呀?jīng)移入SPI0移位寄存器，而接收緩沖器中仍保存著前一次傳輸未被讀取的數(shù)據(jù)時(shí)該位由硬件置1（并產(chǎn)生一個(gè)SPI0中斷）。該位用軟件清0。</p><p>　　位3-2：NSSMD1-NSSMD0：從選擇方式位</p><p>　　選擇NSS工作方式： </p><p>　　00：

59、3線從方式或3線主方式。 </p><p>　　01：4線從方式或多主方式（默認(rèn)值）。</p><p>　　1x：4線單主方式。NSS被分配一個(gè)輸出引腳并輸出NSSMD0的值。</p><p>　　位1：TXBMT：發(fā)送緩沖器空標(biāo)志</p><p>　　當(dāng)新數(shù)據(jù)被寫入發(fā)送緩沖器時(shí)，該位被清0。當(dāng)發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)被傳送到SPI移位寄存器時(shí)，該

60、位被置1，表示可以向發(fā)送緩沖器寫新數(shù)據(jù)。</p><p>　　位0：SPIEN：SPI0使能位</p><p>　　該位使能／禁止SPI0。 </p><p>　　0：禁止SPI0 。1：使能SPI0</p><p>　　(3) SPI0CKR：SPI0時(shí)鐘速率寄存器；復(fù)位值：00000000 SFR地址：0XA2</p>&

61、lt;p>　　R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W </p><p>　　位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0</p><p>　　位7-0：SCR7-SCR0：SPI0時(shí)鐘頻率</p><p>　　當(dāng)S

62、PI0模塊被配置為工作于主方式時(shí)，這些位決定SCK輸出的頻率。SCK時(shí)鐘頻率是從系統(tǒng)時(shí)鐘分頻得到的，由下面的方程給出，其中：SYSCLK是系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，SPI0CKR是SPI0CKR寄存器中的8位值。</p><p>　　其中(0≤SPI0CKR≤255)</p><p>　　例如：如果SYSCLK = 2MHz，SPI0CKR = 0x04，則</p><p>　

63、　(4) SPI0DAT：SPI0數(shù)據(jù)寄存器，復(fù)位值：00000000 SFR地址：0XA3</p><p>　　R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W</p><p>　　位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0</p>

64、<p>　　位7-0：SPI0DAT：SPI0發(fā)送和接收數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　SPI0DAT寄存器用于發(fā)送和接收SPI0數(shù)據(jù)。在主方式下，向SPI0DAT寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被放到發(fā)送緩沖器并啟動(dòng)發(fā)送。讀SPI0DAT返回接收緩沖器的內(nèi)容。</p><p>　　4.3.2 nRF905芯片介紹</p><p>　　nRF905是挪威Nordic V

65、LSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V，32引腳QFN封裝，工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM頻道，頻道之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于650µs。nRF905由頻率合成器、收發(fā)解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需要外加聲表濾波器，ShockBurstTM工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)），使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。就本設(shè)計(jì)中nRF905的運(yùn)用部分作了一系列的介紹。&

66、lt;/p><p><b>　　一、工作模式</b></p><p>　　nRF905有兩種工作模式，分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個(gè)引腳決定，詳見表4-1。</p><p><b>　　表4-1 工作模式</b><

67、;/p><p>　　注：0 為低電平 1為高電平 ×為任意</p><p>　　1.ShockBurstTM模式</p><p>　　與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號處理都在nRF905片內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的SPI接口決定，數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理，但在nRF905中高速發(fā)送，因此中間有很長時(shí)間的空閑，這就有利于電路的節(jié)能。由于nRF905工作

68、于ShockBurstTM模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。在ShockBurstTM接收模式下，當(dāng)一個(gè)包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包被接收到后，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。下面具體詳細(xì)分析nRF905的發(fā)送流程和接收流程。</p><

69、p><b>　　2.發(fā)送流程</b></p><p>　　典型的nRF905發(fā)送流程分以下幾步：</p><p>　?。?）微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nRF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；</p><p>　　（2）微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激發(fā)nRF9

70、05的ShockBurstTM發(fā)送模式；</p><p>　?。?）nRF905的ShockBurstTM發(fā)送：</p><p>　　射頻寄存器自動(dòng)開啟；</p><p>　　數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)；</p><p><b>　　發(fā)送數(shù)據(jù)包；</b></p><p>　　當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，

71、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；</p><p>　　（4）AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；</p><p>　?。?）當(dāng)TRX_CE被置低，nRF905發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。</p><p>　　ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過程都會(huì)被處理完。

72、只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。</p><p><b>　　3.接收流程</b></p><p>　　TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模；</p><p>　　650us后，nRF905不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)；</p><p>　　當(dāng)n

73、RF905檢測到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測引腳被置高；</p><p>　　當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高；</p><p>　　當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nRF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳置高；</p><p>　　微控制器把TRX_CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式；</p><p>　　微

74、控制器通過SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；</p><p>　　當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳和地址匹配引腳置低；</p><p>　　nRF905此時(shí)可以進(jìn)入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。</p><p>　　當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF9

75、05立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nRF905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓nRF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。</p><p><b>　　二、器件配置</b></p><p>　　所有配置字都是通過SPI接口送給nRF905。SPI接口的工作方式可通過SPI指令進(jìn)行設(shè)置。</p>&

76、lt;p>　　1. SPI接口配置</p><p>　　SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個(gè)寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機(jī)的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等

77、信息。</p><p><b>　　2.射頻配置</b></p><p>　　射頻配置寄存器如表4-2所示：</p><p>　　表4-2 射頻配置寄存器</p><p>　　4.3.3 數(shù)字無線發(fā)射硬件電路</p><p>　　數(shù)字無線發(fā)射硬件電路主要通過C8051F310單片機(jī)最小系統(tǒng)和nRF

78、905收發(fā)模塊組成。</p><p>　　C8051F310單片機(jī)最小系統(tǒng)[9]</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括基本模塊：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、C2調(diào)試接口和電源供入。</p><p>　　單片機(jī)：C8051F310單片機(jī)。</p><p>　　晶振電路:外部晶振驅(qū)動(dòng)電路分24MHz外部石英晶振、外部電容振蕩和外部RC振

79、蕩。內(nèi)部可編程晶振。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部可編程晶振，通過軟件編程產(chǎn)生500Hz的頻率。</p><p>　　復(fù)位電路：內(nèi)部上電復(fù)位或VDD監(jiān)視器的漏極開路輸出。一個(gè)外部源可以通過將該引腳驅(qū)動(dòng)為低電平（至少10µs）來啟動(dòng)一次系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　C2下載口：C8051F310有一個(gè)Silicon Labs 2線（C2）調(diào)試接口，支持FLASH編程、邊界掃描和使用安裝在最終應(yīng)用

80、系統(tǒng)中的器件進(jìn)行在系統(tǒng)調(diào)試。C2接口使用一個(gè)時(shí)鐘信號（C2CK）和一個(gè)雙向的C2數(shù)據(jù)信號（C2D）在器件和宿主機(jī)之間傳送信息。C2通信通常發(fā)生在器件的停止運(yùn)行狀態(tài)。在這種狀態(tài)下片內(nèi)外設(shè)和用戶軟件停止工作，C2接口可以安全地“借用”C2CK（正常方式為/RST）和C2D（正常方式為P3.0）引腳。在大多數(shù)情況下，需要使用外部電阻對C2接口和用戶應(yīng)用進(jìn)行隔離。 </p><p>　　電源供入：3.3V電壓。如圖4-2

81、所示C8051F310單片機(jī)最小系統(tǒng)。</p><p>　　二、nRF905收發(fā)模塊電路</p><p>　　nRF905收發(fā)模塊一般應(yīng)該包括基本模塊：收發(fā)芯片、晶振電路、天線電路和電源供入。如5-3圖所示 nRF905收發(fā)模塊電路。</p><p>　　收發(fā)芯片：nRF905收發(fā)芯片。</p><p>　　晶振電路：為實(shí)現(xiàn)晶體振蕩器低功耗和

82、快速啟動(dòng)時(shí)間的解決方案，使用低值晶體負(fù)載和電容。晶振為16MHz（經(jīng)過內(nèi)部倍頻電路得到電路所需要433MHz的頻率值），電阻是1MΩ，兩個(gè)電容都是15pF。</p><p>　　天線電路：ANT1和ANT2輸出腳給天線提供穩(wěn)定的RF輸出。這兩個(gè)腳必須有連接到VDD_PA的直流通路，在ANT1和ANT2之間的負(fù)載阻抗應(yīng)該在200～700Ω范圍內(nèi)，通過簡單的匹配網(wǎng)絡(luò)可以獲得較低的阻抗50Ω，根據(jù)電路中使用433MHz

83、的發(fā)射頻率計(jì)算出LCπ型濾波電路中各個(gè)參數(shù)值。該電路天線部分使用的是50Ω單端天線。</p><p>　　電源輸入：3.3V。如圖4-3所示nRF905收發(fā)模塊。</p><p>　　圖4-2 C8051F310單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　圖4-3 nRF905收發(fā)模塊電路</p><p>　　三、數(shù)字無線發(fā)射硬件電路系統(tǒng)組成<

84、/p><p>　　C8051F310單片機(jī)是整個(gè)數(shù)字發(fā)射電路的核心，配合nRF905發(fā)射模塊，通過SPI口先送入nRF905寄存器的控制字，把nRF905的發(fā)射頻率設(shè)定在433MHz，然后把要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入nRF905寄存器內(nèi)，把PWR_UP、TRX_CE和TX_EN引腳全置1，讓其工作于發(fā)送模式。nRF905將數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)，以433MHz的GFSK發(fā)送出去。C8051F310單片機(jī)與nRF905

85、發(fā)射模塊的連接如圖4-4所示數(shù)字無線發(fā)射硬件電路。</p><p>　　圖4-4數(shù)字無線發(fā)射硬件電路</p><p>　　4.3.4 液晶顯示電路</p><p>　　液晶顯示電路主要是AT89S52來控制HY-12864液晶，詳細(xì)介紹如下。</p><p>　　一、AT89S52具有下列主要性能[10,11,12] </p

86、><p>　　1．AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　·8KB可改編程序Flash存儲(chǔ)器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期） </p><p>　　·全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz</p><p>　　·三級程序存儲(chǔ)器保密</p><p>　　·256字節(jié)內(nèi)部RAM<

87、;/p><p>　　·32條可編程I/O線</p><p>　　·2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·6個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p><b>　　

88、83;片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器</b></p><p>　　2．AT89S52的引腳及功能</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的管腳說明見表4-3芯片引腳介紹。</p><p>　　表4-3芯片引腳介紹</p><p>　　二、HY-12864液晶模塊</p><p>　　下面我們對內(nèi)置HD61202的液晶顯示

89、模塊HY-12864的應(yīng)用進(jìn)行介紹。</p><p>　　1.液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器HD61202的特點(diǎn)</p><p>　　HD61202液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器是一種帶有驅(qū)動(dòng)輸出的圖形液晶顯示控制器，它可直接與8位微處理器相連，它可與HD61203配合對液晶屏進(jìn)行行、列驅(qū)動(dòng)。HD61202是一種帶有列驅(qū)動(dòng)輸出的液晶顯示控制器，它可與行驅(qū)動(dòng)器HD61203配合使用，組成液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。<

90、;/p><p>　　2. 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器HD61202的引腳功能</p><p>　　HD61202的引腳功能如下表4-4所示。</p><p>　　表4-4 HD61202的引腳功能</p><p>　　3.液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器HD61202的指令系統(tǒng)</p><p>　　HD61202的指令系統(tǒng)比較簡單，總共只有七

91、種?，F(xiàn)分別介紹如下。 </p><p>　　(1) 顯示開/關(guān)指令</p><p>　　當(dāng)DBO=1時(shí)，LCD顯示RAM中的內(nèi)容；DBO=0時(shí)，關(guān)閉顯示。</p><p>　　(2) 顯示起始行（ROW）設(shè)置指令</p><p>　　該指令設(shè)置了對應(yīng)液晶屏最上一行的

92、顯示RAM的行號，有規(guī)律的改變顯示起始行，可以使LCD實(shí)現(xiàn)顯示滾屏的效果。</p><p>　　(3) 頁(PAGE)置指令</p><p>　　顯示RAM共64行，分8頁，每頁8行。</p><p>　　(4) 列地址（Y Address）設(shè)置指令</p><p>　　設(shè)置了頁地址和列地址，就唯一確定了顯示RAM中的一個(gè)單元，這樣MPU就可

93、以用讀、寫指令讀出該單元中的內(nèi)容或向該單元寫進(jìn)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　(5) 讀狀態(tài)指令</b></p><p>　　該指令用來查詢HD61202的狀態(tài)，各參量含義如下：</p><p>　　BUSY：　1-內(nèi)部在工作 0-正常狀態(tài) </p><p>　　ON/OFF：1-顯示關(guān)閉 0-顯

94、示打開</p><p>　　REST： 1-復(fù)位狀態(tài) 0-正常狀態(tài)</p><p>　　在BUSY和REST狀態(tài)時(shí)，除讀狀態(tài)指令外，其它指令均不對HD61202產(chǎn)生作用。在對HD61202操作之前要查詢BUSY狀態(tài)，以確定是否可以對HD61202進(jìn)行操作。</p><p><b>　　(6) 寫數(shù)據(jù)指令</b></p>

95、<p><b>　　(7) 讀數(shù)據(jù)指令</b></p><p>　　讀、寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作，列地址就自動(dòng)增一，必須注意的是，進(jìn)行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會(huì)讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.HY-12864的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　HY-12864是使用HD61202作為列驅(qū)

96、動(dòng)器，同時(shí)使用HD61203作為行驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊。/CSA跟HD61202（1）的/CS1相連；/CSB跟HD61202（2）的CS1相連，因此/CSA、/CSB選通組合信號為/CSA，/CSB=01選通（1），/CSA，/CSB=10選通（2）。對于HY-12864，只要供給VDD、VSS和V0即可。</p><p>　　三、 AT89S52單片機(jī)控制HY-12864液晶電路</p><p

97、>　　以下內(nèi)容為以AT89S52單片機(jī)為例的接口電路，AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)接法和C8051F310單片機(jī)相似，液晶的各引腳與單片機(jī)的接法如圖4-5所示。</p><p>　　無線發(fā)射電路中AY89S52單片機(jī)通過軟件使液晶在無按鍵按下時(shí)一直顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊麗 請輸入方向”幾個(gè)字。用S2～S4按鍵進(jìn)行接收端的一系列控制，當(dāng)按鍵S2按下時(shí)，液晶上顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊

98、麗 向右”，同時(shí)通過二極管將壓，使C8051F310單片機(jī)的P2.0得到電壓為3.3V的高電平，開始工作。C8051F310單片機(jī)通過編程，使nRF905芯片工作在發(fā)射狀態(tài)，接收端nRF905接收相對應(yīng)的信息送給單片機(jī)，對電機(jī)向右轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制。同樣S3和S4分別類似控制電機(jī)“向左”和“開始”工作。</p><p>　　圖4-5 AT89S52與液晶的接口電路</p><p>　　4.4

99、數(shù)字無線接收電路</p><p>　　無線接收電路圖，見附錄B。</p><p>　　無線接收電路同樣有C8051F310單片機(jī)和nRF905收發(fā)模塊組成，只是此時(shí)的nRF905芯片通過軟件置為接收。在接收電路中，有兩路箭頭指示燈和一個(gè)直流電機(jī)， C8051F310單片機(jī)通過nRF905芯片接收到的信號進(jìn)行軟件編程控制，檢測在P2.0和P2.1輸出高低電平控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向（直流電動(dòng)機(jī)是可

100、逆的，實(shí)質(zhì)上是一臺裝有換向裝置的交流電動(dòng)機(jī)。帶電導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用并形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來，f=BiL 。）同時(shí)檢測P3.0和P3.1輸出高低電平使箭頭指示燈亮與滅。</p><p><b>　　4.5 電源電路</b></p><p>　　硬件電路離不開電源提供電壓，電壓的大小是根據(jù)電路中的芯片和分立元件確定電壓的取值大小。其大小決定了電路的正常運(yùn)

101、行。本系統(tǒng)對電源要求高，因?yàn)榉€(wěn)定性和可靠性在單片機(jī)的應(yīng)用中具有格外重要的意義。電源設(shè)計(jì)需要精確。</p><p>　　4.5.1 +5V電源電壓設(shè)計(jì)</p><p>　　為了能夠讓單片機(jī)和NRF905模塊更穩(wěn)定地工作，采用了圖4-6所示5V電源電路，由電源變壓器、橋堆和濾波電容器所組成。電源變壓器的初級電壓輸入為220V，次級輸出電壓為15V。</p><p>　　

102、由于52系列單片機(jī)所需的是+5V電源，經(jīng)濾波電容和三端穩(wěn)壓集成電路[13,14]LM7809后可得到+9V電壓，LM7809能將15V的直流電壓變換成9V的穩(wěn)定電壓，在9V的電壓中含有少量的低頻成分和接收外界的高頻成分，再經(jīng)后一級濾波后送三端穩(wěn)壓集成電路LM7805，LM7805能將大于9V～15V的直流電壓變換成+5V的穩(wěn)定電壓并且提供的較大電流以保證單片機(jī)正常工作。同時(shí)由于電流較大導(dǎo)致三端穩(wěn)壓集成電路LM7809和LM7805過熱，

103、為了確保電路工作正常，給兩個(gè)芯片分別加上散熱片。</p><p>　　圖4-6 5V電源電路</p><p>　　4.5.2 +3.3V電源電壓設(shè)計(jì)</p><p>　　由于C8051F310單片機(jī)使用的電壓范圍是2.7V～3.6V。為了提高電路的穩(wěn)定性，降低功耗，提高控制功能將C8051F310單片機(jī)的電壓定為3.3V。運(yùn)用三端穩(wěn)壓集成塊AM1117和濾波電容將5

104、V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，如圖4-7所示3.3V電源電路。</p><p>　　圖4-7 3.3V電源電路</p><p><b>　　4.5.3 蓄電池</b></p><p>　　由于電路中高頻電路的特性，干擾嚴(yán)重，穩(wěn)定性不高，因此，在射頻發(fā)射模塊中運(yùn)用了蓄電池進(jìn)行供電，這樣可以在干擾嚴(yán)重的地帶很好的為電路提供+12V的電壓。同時(shí)，經(jīng)過三端

105、穩(wěn)壓集成電路LM7805的特性將電壓降到+6V為電路的振蕩部分提供電壓。</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的最高層次是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)預(yù)想的控制和運(yùn)行效果。單片機(jī)的編程語言可以是C語言和匯編語言，而匯編語言產(chǎn)生的目標(biāo)代碼短，占用的存儲(chǔ)空間小，執(zhí)行速度快，能充分發(fā)揮單片機(jī)的硬件功能。因此，本設(shè)計(jì)采用匯編語言來進(jìn)行

106、編程。</p><p>　　5.1 數(shù)字無線發(fā)射電路程序設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字無線發(fā)射電路通過兩片單片機(jī)對電路的各部件進(jìn)行控制，C8051F310單片機(jī)通過編程主要控制電路中的 nRF905發(fā)射模塊，AT89S52單片機(jī)由編程控制HY-12864液晶的顯示。</p><p>　　5.1.1 發(fā)射電路程序</p><p>　　

107、根據(jù)C8051F310單片機(jī)的內(nèi)部性能以及SPI總線的功能，運(yùn)用此單片機(jī)的指令進(jìn)行匯編語言編程，按照按鍵的具體情況，使單片機(jī)的P2.0、P2.1和P2.2口輸出不同的高低電平。當(dāng)P2.2=1（S4按鍵按下）時(shí)，電路開始工作；當(dāng)P2.0=1（S2按鍵按下）時(shí)， nRF905發(fā)送寄存器地址和數(shù)據(jù)0AH；當(dāng)P2.1=1（S3按鍵按下）時(shí)， nRF905發(fā)送寄存器地址和數(shù)據(jù)04H。即C8051F310單片機(jī)通過SPI接口，按

108、時(shí)序把地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nRF905，通過nRF905發(fā)送出去。具體編程思路如5-1數(shù)字無線發(fā)射流程圖，程序見附錄1。</p><p>　　5.1.2 液晶顯示電路程序</p><p>　　在無線發(fā)射電路中還用AT89S52單片機(jī)通過指令[15,16,17]對HY-12864液晶進(jìn)行了控制。當(dāng)無按鍵按下時(shí)液晶上顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊麗”，再根據(jù)按鍵按下的情況具體設(shè)計(jì)程序

109、，按不同的鍵，在液晶上顯示不同的字符。當(dāng)按S4時(shí)，P1.2=1，液晶上顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊麗 請輸入方向”，等待電路其它按鍵工作（即如果此鍵無按下時(shí)，按其他任何鍵都將無效）。當(dāng)按S2時(shí)，P1.0=1，液晶上顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊麗 向右→”；當(dāng)按S3時(shí)，P1.1=1，液晶上顯示“電子工程系 應(yīng)教0201班 楊麗 ←向左”；由于液晶模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，需要對液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用[17]非常的了解，這樣編

110、程就很簡單了。具體編程思路如5-2液晶顯示流程圖，程序見附錄2。</p><p>　　圖5-1數(shù)字無線發(fā)射流程圖</p><p>　　圖5-2液晶顯示流程圖</p><p>　　5.2 數(shù)字無線接收電路程序設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字接收電路相對發(fā)射電路要簡單，編程思路同發(fā)射電路類似。主要是將nRF905所接收到的信息通過編程進(jìn)行比較，將C

111、8051F310的P2.0、P3.0同時(shí)輸出相同的電平，而P2.1和P3.1輸出與P3.0和P2.0相反的電平。即當(dāng)P2.0=1、P3.0=1、 P2.1=0、P3.1=0，使對應(yīng)的三極管Q4、Q5、Q11和Q8同時(shí)導(dǎo)通， Q3、Q6、Q10和Q7同時(shí)截止，電機(jī)向左轉(zhuǎn)，對應(yīng)的白二極管閃爍5次發(fā)光（即在P2.0=1期間P3.0電平由高變低5次）；當(dāng)P2.0=0、P3.0=0、P2.1=1、P3.1=1，使對應(yīng)的三極管Q4、Q5、Q11和Q

112、8同時(shí)截止， Q3、Q6、Q10和Q7同時(shí)導(dǎo)通，電機(jī)向右轉(zhuǎn)，對應(yīng)的綠二極管閃爍5次發(fā)光（即在P2.1=1期間P3.1電平由高變低5次）。具體編程思路如5-3數(shù)字無線接收流程圖，程序見附錄3。</p><p>　　圖5-3數(shù)字無線接收流程圖</p><p><b>　　6 測試結(jié)果</b></p><p>　　設(shè)計(jì)完成后，給系統(tǒng)上電，電視機(jī)上顯示

113、攝像頭所采集到的圖像信號，而在液晶顯示屏顯示結(jié)果如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1無鍵時(shí)液晶顯示</p><p>　　當(dāng)數(shù)字無線發(fā)射電路中的S4按鍵按下時(shí)，液晶的最后一行顯示請“輸入方向”；S2按鍵按下時(shí)，液晶的最后一行顯示“向右→”；S3按鍵按下時(shí)，液晶的最后一行顯示“←向左”。如圖6-2～6-4所示。</p><p>　　圖6-2 S4按下液晶顯示

114、 圖6-3 S2按下液晶顯示 圖6-4 S3按下液晶顯示</p><p>　　數(shù)字無線接收端，在發(fā)射端S2按鍵按下時(shí)，對應(yīng)的綠發(fā)光二極管閃爍5次，電機(jī)向右轉(zhuǎn)；在發(fā)射端S3按鍵按下時(shí)，對應(yīng)的白發(fā)光二極管閃爍5次，電機(jī)向左轉(zhuǎn)。</p><p>　　射頻接收端是電視機(jī)顯示，在電視上可以顯示不同角度的攝像頭采集的信號。而且測試到發(fā)射接收距離在8米左右。</p>&l