浙江科技学院毕业设计（论文）浙 江 科 技 学 院 本科学生毕业设计（论文）题 目 无线数据采集系统的设计与实现 摘要 随着科学技术发展的日新月异，有线网络逐渐地被无线网络所取代。目前，无线通信技术已经成为了先进科学技术的代表，在制造工厂的应用也已成为继现场总线与工业以太网之后，国际控制界又一个热点技术。它在工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理等领域有着广泛的应用，而无线领域的RF技术又是当今科技发展的一个焦点，并被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。而无线数据传输有着成本低、可靠性高、维护方便、应用灵活等一系列有线传输无法比拟的优点。鉴于此，我们结合RF技术展开了对无线数据采集系统的设计和开发，验证了基于无线RF技术的无线数据采集系统的可行性与实用性。本课题对其他相类似的无线数据传输、无线抄表、远程监控等一系列应用具有一定的参考价值。关键词：数据采集 无线传输 射频技术 Abstract Along with the quick change of the development of science and technology , the wired network is substituted for the wireless network garadually。At present, the technology of wireless communication has already become the advanced science and technology representative and the application in manufactory has become another hotspot technology in international control field after the local bus unit and industrial Ethernet。It has been used Widely in the industrial automation, the commercial automation and transportation control management and so on. The RF technology is the focal point in the wireless domain, and has been listed one of the most promising important industries and application technologies in the 21st century.Moreover wired data transfer has the series of merits of low cost、high dependability、convenient maintenance、flexible application which the wireless transfer cant overtake.In the view of this, we have outspreaded the design and exploitation which integrat the RF technology into wireless data gathering system,validate the feasibility and the practicability of the wireless data gathering system based wireless RF technology.This project also has some referenced value to the other series of semblable application in wireless data transfer, wireless data copying,long-distance monitor and otherwise.Keywords：data collecting wireless data transfer Radio frequency 目 录摘要.I1 绪论.11.1 本课题的背景与意义.11.2 国内外无线传输现状与发展.21.2.1 无线传输技术现状及特点.21.2.2 无线射频技术的发展前景.3 1.3 本文所完成的工作.42 无线数据采集系统的原理与单片机控制的电路设计.5 2.1 无线数据采集系统的原理.5 2.2 单片机部分的电路设计.6 2.2.1 数据采集原理.6 2.2.2 单片机控制的硬件设计.72.3 AT89S51单片机.112.3.1 CPU特性.112.3.2 存储器112.3.3 单片机的工作方式122.3.4 并行IO接口142.3.5 串行接口162.2.6 中断系统183 无线射频电路设计.19 3.1 nRF401 芯片简介.19 3.2 nRF401 应用说明.21 3.2.1 电气特性22 3.2.2 工作模式时序22 3.2.3 天线阻抗匹配23 3.2.4 PLL环路滤波 .25 3.2.5 VOC感抗. 25 3.2.6 晶振说明.25 3.3 nRF401 射频电路设计.25 3.4 nRF401无线发射抗干扰设计.27 3.5 无线通讯距离设计28 3.5.1 无线通讯距离计算28 3.5.2 无线通讯长距离设计294 混合信号PCB设计工艺32 4.1 工艺要求.33 4.2 部分PCB 图.335 软件设计.35 5.1 系统总体软件流程.35 5.2 无线通讯协议.36 5.3 低功耗设计.37 5.4 系统抗串干扰软件设计.386 系统的调试. 39 6.1 数字电路部分的调试.39 6.2 无线传输部分的调试.39 6.3 系统调试.39 6.4 系统的改进方向.39总结.41致谢.42参考文献.43附录1 英文资料.44附录2 英文翻译资料.58附录3 系统原理图与PCB图.61附录4 单片机程序清单.651 绪 论1.1本课题的背景与意义随着科学技术发展的日新月异，有线网络逐渐地被无线网络所取代。目前，无线通信技术已经成为了先进科学技术的代表。它在工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理等领域有着广泛的应用，而无线领域的RF技术又是当今科技发展的一个焦点，并被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。无线技术近年来的发展和应用突飞猛进，对人类社会的信息化进程起到了巨大的推进作用，深刻改变着人们的生活方式，给人类生活带来了巨大的方便。各种无线接入新技术的出现，也给无线领域的发展带来了新的繁荣和新希望。同时也给商家创造了巨大的商业价值，而且在提供普遍服务、跨越数字鸿沟等方面带来了巨大的社会价值。目前，在工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、气压等，并将这些采集的数据传输到主机进行处理，由主机根据处理的结果，将控制信号传输给现场执行模块执行各种操作。目前数据的传输基本上是基于有线网络，如RS485，CAN等，这些有线的网络一般具有成本比较高、维护不方便等缺点，而无线传输相对具有一定的优势，如成本低、可靠性高、维护方便等。在电脑和用户电子设备之间实现无线数字通信，它省却了铺设传输连接线的麻烦，而且升级和增加新的设备亦非常方便。由此可见，本课题研究的项目是极具发展前途的，未来将会有更多的社会人士投入到这个技术项目的开发研究上来。在科学技术日益发达的今天，无线射频技术以其独特的优势一直走在科技的前沿，目前在工业自动化，商业自动化，物流控制，仓储管理方面已经显示出巨大的成本效益.未来的商业价值将会无可估