基于單片機的無線通信系統設計

摘要：針對有線網絡存在布線麻煩、故障處理難度大、維護煩瑣等問題，結合無線通信技術，文章設計了基于單片機的無線通信系統。系統采用AT89S51單片機與無線收發模塊pt2262和pt2272實現無線通信控制，能夠清晰顯示設備運行狀態，實現電機旋轉的遠程控制。通過測試，該系統設計合理，操作簡單，運行穩定可靠，具有良好的應用價值。

關鍵詞：AT89S51單片機；無線收發模塊；無線通信；遠程控制

中圖分類號：TP368.1 文獻標志碼：A

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，無線通信網絡在工業及日常生活中迅速得到應用，嵌入式系統的無線通信技術和無線通信網絡已經越來越接近人們的日常生活［1-3］。單片機作為核心的無線通信系統，具有低功耗、低價格、體積小的優點，得到廣泛應用［4-6］。

在工業領域，工程技術人員已經開始將無線通信技術應用到測量儀器、信息采集儀器等工業儀器設備中，以擺脫有線連接系統的束縛，充分發揮產品的性能，擴大其使用范圍［7-8］。近距離無線通信技術因為具備低功耗、微型化、實用性等特點，所以受到了越來越廣泛的重視［9-10］。

本文采用AT89S51單片機實現對無線收發模塊pt2262和pt2272的控制，從而完成數據的無線傳輸，采用液晶顯示屏（Liquid Crystal Display，LCD）將接收的數據進行顯示。文章設計的單片機無線通信系統通信距離不低于20 m，通信不受一般屏蔽物（如金屬外殼、手機信號等）的影響，數據傳輸的誤碼率不高于1%，具有一定的應用價值。

1 系統硬件設計

無線通信系統的硬件電路主要由4部分組成，分別是載有單片機的主模塊部分、電機運行電路部分、無線通信收發模塊部分、LCD顯示部分。

1.1 單片機選型

本文采用ATMEL公司的AT89S51芯片，它以經典的8031為內核，有一個8位的微處理器，內部RAM為128×8字節，工作電壓為3.3～5.0 V，時鐘頻率為1.2～12.0 MHz；2個16位定時器/計數器；4個8位并行IO口，該芯片具有很強的運算、控制能力，價格低，性價比高。

單片機AT89S51工作電壓為5 V，而pt2262和pt2272工作電壓為3 V左右，因而要在2個芯片之間加上電壓轉換電路。根據電阻串聯分壓原理：

式中，Ui表示單片機輸出電壓；U0表示分得電壓，即pt2262的輸入電壓。通過調節電位計，使U0=3.3 V，以此達到電平轉換作用。

1.2 電機驅動電路

電機驅動電路如圖1所示，單片機的P3.0和P3.1管腳控制電機的轉向，當P3.0管腳為低電平、P3.1管腳為高電平時，電機正轉；當P3.0管腳為高電平、P3.1管腳為低電平時，電機反轉；當P3.0管腳和P3.1管腳電平相同時，電機停止。

1.3 無線通信模塊

無線通信模塊主要是指單片機與無線遙控之間的通信模塊，是整個系統中重要的一部分，這部分的硬件電路比較簡單，主要設備是pt2262和pt2272。pt2262引腳如圖2所示。

pt2272解碼芯片中會有好幾種不一樣的后綴，表示的也是不一樣的功能，會有M4/L4/L6/M6之分，其中M表示非鎖存輸出，L表示鎖存輸出，數據信息只要成功接收，就能一直得到保持，直到下次數據發生改變時才改變。

2 系統軟件設計

按照設計要求，系統可以分為：主程序模塊、電機驅動模塊、LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊以及無線通信模塊。

2.1 主程序設計

主程序是一個程序中最重要的部分，主要是對子程序的調用、中斷，可將整個程序的各個功能模塊串接在一起形成一個完整的程序。首先初始化各個功能模塊，包括定義變量、初始化定時器、初始化計數器、開啟串口通信、打開中斷接收、將電機置于停止狀態、LCD顯示READY等。然后進入主循環，對相應的子函數進行調用。主程序流程如圖3所示。

主循環的作用是連接各個功能模塊，該模塊首先判斷pt2272的VT引腳是否有按鍵信號輸入，即VT引腳是否為高電平，如果有信號輸入，pt2272將進行解碼數據比較處理，電機根據相應的按鍵而轉動，并且LCD上顯示所對應的按鍵及轉向信息，回到主循環，若沒有信號返回，則繼續運行主循環。

2.2 電機驅動程序設計

電機驅動模塊是完成轉動功能的一個基本模塊，單片機可以通過控制帶動電機的正轉、反轉、停止。電機驅動流程如圖4所示。

驅動模塊的主體程序使用if語句，程序代碼如下：

2.3 按鍵輸入程序設計

按鍵輸入模塊主要是由無線遙控器的A、B、D按下輸入信號，接入單片機的P0端口，單片機掃描按鍵信息，如果沒有按鍵按下，電機停止，顯示屏顯示READY；當A鍵按下電機正轉，會在LCD上顯示Right；當B鍵按下電機反轉，會在LCD上顯示Lift；當D鍵按下電機停止轉動，會在LCD上顯示Stop。該模塊的程序代碼置于主程序的主模塊中，其部分程序代碼如下：

3 系統仿真與測試

3.1 軟件仿真

編程后利用Keil Vision2進行編譯，沒有錯誤后，再將生成的.HEX文件導入Proteus軟件進行仿真，將生成的.HEX文件導入設計好的系統電路圖，啟動運行按鈕進行仿真。

3.2 綜合測試

仿真成功沒有錯誤后，將.HEX文件下載到單片機中，當A鍵按下會在LCD上顯示Right；當B鍵按下會在LCD上顯示Lift；當D鍵按下會在LCD上顯示Stop。

4 結語

本文設計的單片機無線通信系統能夠實現無線遙控，能夠清晰顯示電機運行狀態，有很大的發展空間，具有良好的推廣應用價值。

參考文獻

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［10］張崇武，李厥瑾.基于無線通信技術的單片機通信系統設計分析［J］.價值工程，2019（23）：241-242.

Design of wireless communication system based on single-chip microcontroller

Abstract： In response to the problems of wiring trouble， difficulty in fault handling and maintenance in wired networks， a wireless communication system based on single-chip microcomputer is designed by combining wireless communication technology. The system uses AT89S51 single-chip microcompbbf5766c1b89b11cbd461a5bd4c65d5e3b3c31a588dbd36aae1313c06d465882uter and wireless transceiver modules pt2262 and pt2272 to achieve wireless communication control， and can clearly display the operating status of the equipment and achieve remote control of motor rotation. Through testing， the system has been designed reasonably， operated simply， operated stably and reliably， and has good application value.

Key words： AT89S51 single-chip microcontroller; wireless transceiver module; wireless communication; remote control