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无线数据传输系统设计作者：xxx摘要：介绍无线数据传输系统的组成、AT89C51 单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器 ADC 采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。关键字：无线数据传输，AT89C51 单片机，模/数转换器，ADC 采样，采集，信号【Abstract】: Introduction of wireless data transmission system components, AT89C51 Serial port works and wireless digital radio interface with the hardware and software design and implementation.Digital acquisition system in general, is to capture the scene through the sensor signal is converted to electrical signals by analog / digital converter ADC sampling, quantization, encoding, in order to digital signals into data memory, or sent to the microprocessor, or send the data wirelessly to the receiver for processing. Wireless data transmission system is kind of a use of wireless means, to collect the data sent by the stations to the master control station equipment.【Key words】: Wireless data transmission，AT89C51 Microcontroller，A / D converter，ADC sampling，Collection，Signal- 1 -目 录第 1 章 数据通信基本知识…………………………………………………………………………21.1 有线传输介质 ……………………………………………………………………………………21.2 无 线 传 输 介 质 ……………………………………………………………………………………3第 2 章 数据传输方式…………………………………………………………………………………52.1 基带信号与宽带信号以及它们的传输……………………………………………………52.1.1 基带信号与基带传输………………………………………………………………………52.1.2.宽带信号…………………………………………………………………………………………52.1.3.多路复用…………………………………………………………………………………………52.2 并行与串行方式……………………………………………………………………………………52.3 单工、半双工和全双工方式…………………………………………………………………62.4 异步传输与同步传输……………………………………………………………………………62.4.1 同步问题的重要性…………………………………………………………………………62.4.2 异步传输与同步传输………………………………………………………………………7第 3 章数据交换技术……………………………………………………………………………………83.1 电路交换………………………………………………………………………………………………83.2 报文交换………………………………………………………………………………………………93.3 分组交换………………………………………………………………………………………………93.4 高速分组交换技术………………………………………………………………………………103.4.1 帧中继…………………………………………………………………………………………103.4.2 ATM 异步传输模式………………………………………………………………………10第 4 章 AT89C51 简 介 ………………………………………………………………………………13第 5 章 系统组成………………………………………………………………………………………165.1 系统组成图………………………………………………………………………………………165.2 AT89C51 与数字电台的串行通信………………………………………………………165.2.1 通信协议与波特率………………………………………………………………………165.2.2 AT89C51 串行口工作方式………………………………………………………………175.2.3 AT89C51 与数字电台的硬件连- 2 -接……………………………………………………185.3 通信软件设计……………………………………………………………………………………18参 考 文 献……………………………………………………………………………………………20结 论 ……………………………………………………………………………………………………21附 录 :程 序 …………………………………………………………………………………………22- 3 -第 1 章 数据通信基本知识所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 1.1 有线传输介质(Wired Transmission Media)有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。 计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。1. 铜线铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。(1) 双绞线双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图 1.1 所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。(2)同轴电缆同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带( 用于同时传输多路信号) 两种。同轴电缆是目前 LAN 局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。2.玻璃纤维目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号 )作为信息载体，因此我们又将之- 4 -称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber) 或光缆(Optical Cable) 。光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯) ，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用 LED 光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。1.2 无 线 传 输 介 质可 以 在 自 由 空 间 利 用 电 磁 波 发 送 和 接 收 信 号 进 行 通 信 就 是 无 线 传 输 。地 球 上 的 大 气 层 为 大 部 分 无 线 传 输 提 供 了 物 理 通 道 ， 就 是 常 说 的 无 线 传 输介 质 。 无 线 传 输 所 使 用 的 频 段 很 广 ， 人 们 现 在 已 经 利 用 了 好 几 个 波 段 进 行通 信 。 紫 外 线 和 更 高 的 波 段 目 前 还 不 能 用 于 通 信 。 无 线 通 信 的 方 法 有 无 线电 波 、 微 波 和 红 外 线 。无 线 电 波无 线 电 波 是 指 在 自 由 空 间 （ 包 括 空 气 和 真 空 ） 传 播 的 射 频 频 段 的 电 磁波 。 无 线 电 技 术 是 通 过 无 线 电 波 传 播 声 音 或 其 他 信 号 的 技 术 。无 线 电 技 术 的 原 理 在 于 ， 导 体 中 电 流 强 弱 的 改 变 会 产 生 无 线 电 波 。 利用 这 一 现 象 ， 通 过 调 制 可 将 信 息 加 载 于 无 线 电 波 之 上 。 当 电 波 通 过 空 间 传播 到 达 收 信 端 ， 电 波 引 起 的 电 磁 场 变 化 又 会 在 导 体 中 产 生 电 流 。 通 过 解调 将 信 息 从 电 流 变 化 中 提 取 出 来 ， 就 达 到 了 信 息 传 递 的 目 的 。微 波微 波 是 指 频 率 为 300MHz-300GHz 的 电 磁 波 ， 是 无 线 电 波 中 一 个 有 限频 带 的 简 称 ， 即 波 长 在 1 米 （ 不 含 1 米 ） 到 1 毫 米 之 间 的 电 磁 波 ， 是 分米 波 、 厘 米 波 、 毫 米 波 的 统 称 。 微 波 频 率 比 一 般 的 无 线 电 波 频 率 高 ， 通 常也 称 为 “超 高 频 电 磁 波 ”。红 外 线红 外 线 是 太 阳 光 线 中 众 多 不 可 见 光 线 中 的 一 种 ， 由 德 国 科 学 家 霍 胥 尔于 1800 年 发 现 ， 又 称 为 红 外 热 辐 射 ,他 将 太 阳 光 用 三 棱 镜 分 解 开 ， 在 各 种不 同 颜 色 的 色 带 位 置 上 放 置 了 温 度 计 ， 试 图 测 量 各 种 颜 色 的 光 的 加 热 效 应 。结 果 发 现 ， 位 于 红 光 外 侧 的 那 支 温 度 计 升 温 最 快 。 因 此 得 到 结 论 ： 太 阳 光谱 中 ， 红 光 的 外 侧 必 定 存 在 看 不 见 的 光 线 ， 这 就 是 红 外 线 。 也 可 以 当 作 传输 之 媒 界 。 太 阳 光 谱 上 红 外 线 的 波 长 大 于 可 见 光 线 ， 波 长 为- 5 -0.75～ 1000μm。 红 外 线 可 分 为 三 部 分 ， 即 近 红 外 线 ， 波 长 为0.75～ 1.50μm 之 间 ； 中 红 外 线 ， 波 长 为 1.50～ 6.0μm 之 间 ； 远 红 外 线 ，波 长 为 6.0～ l000μm 之 间红 外 线 通 信 有 两 个 最 突 出 的 优 点 ：1、 不 易 被 人 发 现 和 截 获 ， 保 密 性 强 ；2、 几 乎 不 会 受 到 电 气 、 天 电 、 人 为 干 扰 ， 抗 干 扰 性 强 。 此 外 ， 红 外线 通 信 机 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 结 构 简 单 ， 价 格 低 廉 。 但 是 它 必 须 在 直 视 距 离内 通 信 ， 且 传 播 受 天 气 的 影 响 。 在 不 能 架 设 有 线 线 路 ， 而 使 用 无 线 电 又 怕暴 露 自 己 的 情 况 下 ， 使 用 红 外 线 通 信 是 比 较 好 的 。- 6 -第 2 章 数据传输方式2.1 基带信号与宽带信号以及它们的传输2.1.1 基带信号与基带传输基带信号(Baseband Signal)直接用两种不同的电压来表示数字信号 1 和0，因此我们将对应矩形电脉冲信号的固有频率称为“基带“，相应的信号称为基带信号。基带传输(Baseband Transmission)指通过有线信道直接传输基带信号，一般用于传输距离较近的数字通信系统，如基带局域网系统。2.1.2.宽带信号宽带信号(Wideband Signal)用多组基带信号 1 和 0 分别调制不同频率的载波，并由这些分别占用不同频段的调制载波组成。 2.1.3.多路复用为了充分利用通信干线的通信能力，人们广泛使用多路复用(Multiplex)技术，即让多路通信信道同时共用一条线路。多路复用可分为频分多路复用和时分多路复用。·频分多路复用当我们采用宽带信号时，由于同一线路上不同频率的各路信道互不干扰地同时传输各自的信号，我们称之为频分多路复用(Frequency -Division Multiplexing)。频分多路复用常用于宽带网络中。·时分多路复用当我们采用基带信号时，如让各路通信按时间顺序瞬时地分别占有线路的整个频带，并周期性地重复此过程，该线路就按时间分隔成了多个逻辑信道，我们称之为时分多路复用(Time Multiplexing)。其中，同步分时多路通信可以确定每个信道何时使用线路；反之则称为异步分时多路通信。时分多路复用常用于基带网络中。2.2 并行与串行方式(Parallel GSM 无线数据传输的研究和应用[D]; 浙江大学;2003 年2.提升无线数据传输[N];网络世界;2002 年3.郑晓柏;超短波无线数传的研究与实现 [D];浙江大学;2003 年4.张沛泉;无线数据传输模拟的设计与实现 [D];电子科技大学;2002 年5.陈莹; 高速无线系统中的 OFDM 同步技术[D]; 西安电子科技大学;2002 年6.郦智斌;张文瑶;胡晓棠;;无线传输在船舶综合状态评估系统中的应用[A];中国造船工程学会修船技术学术委员会船舶维修理论与应用论文集第七集（2004 年度）[C];2004 年7.王丽纳;陈皓;赵力;邹采荣;;基于串口通信的无线数据传输[A];江苏省通信学会 2004 年学术年会论文集[C];2004 年8.潘云;刘文红;杨建;; 基于 PC 机与单片机的远程多点无线数据传输系统[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004 年9.锦;无线通信将与每人息息相关 [J];电子产品世界;1994 年 01 期10.谭启泉;一种新型无线感应系统理论及其应用 [D];西南交通大学;2003 年11.王琼,李方伟,刘光明; 无线局域网和 GPRS 网络的互通[J]; 重庆邮电学院学报(自然科学版);2001 年 02期12.戴洁;孟利民;郑国惠;; 基于嵌入式 Linux 的无线视频采集与显示系统[A];2006 北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（下）[C];2006 年13.廖传书 程鑫 基于 GPRS 的配电网远程监控终端的设计 《电子技术应用》-2007 年 33 卷 5 期 14.张英，王炎 GPRS 在城市热网监控系统中的应用 科技信息，2005，4：38～40 15.高巍，殷小贡，雷肖 GPRS-WLAN 综合移动数据网的研究与开发 移动通信; 2005 年 01 期 - 22 -结 论通过这次的毕业设计，我最大的收获就是自己做出来一个东西，结果如何不重要，因为这完全是通过自己制作的，并且本课题涉及的大部分内容是我以前所没有接触过的。但无论是软件还是硬件，仍有许多需要改进和完善的地方，也有许多可以扩展的地方。这次毕竟给我的感受很深刻，总结起来可有一下几个方面：以前的学习多重于理论方面，而且知识面不够宽，通过这次毕业设计，使我第一次系统全面的回顾了大学三年所有的课程：模拟电路、数字电路、编程等等，从中我还体会到了所学理论知识的重要性：知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更好。再有学会了怎样查阅资料和利用工具书。由于一个人不可能什么都学过，什么都懂，更加不可能一学就通，因此，当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料。我经过这次系统的毕业设计，大致地了解了对一课题进行系统研究、设计及制作的全过程。这些认识使我们在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助。在往后加以吸收利用，以提高自己的应用能力，而且还能增长自己见识补充最新的知识。毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神以及严谨的作风，提高了交流沟通和团体协作能力。- 23 -附 录程 序 ：初始化程序：BTL EQU 2FH ；波特率放在内部 RAM 的 2FH 单元MOV TMOD，#21H；T0 方式 1，16 位计数器，T1 方式 2，串口用SETB TR0 ；启动 T0MOV BTL，#0F3H ；波特率设定为 1200MOV SCON，#0C0H；串口方式 3，9 位数据，禁止接收接收及验证程序：NUM EQU 2BH ；同步符个数值存放在内部 RAM 的 2BH 单元TEMP EQU 2CHROM-CH：DB 55H，55H，55H，55H，55H ，55H ，55H，55H，55H，55HDB 55H，55H，55H，55H，55H，55H ，55H ，55H，55H，55H ；20 字节同步符MIM DB WSC ：3 字节密码 “WSC”SETB P3.5 ；置电台收状态SETB REN ；允许串口接收A1：MOV NUM，#0 ；记录连续到同步符 55H 的个数A2：JB RI，A2 ；串口有数据转 A3A3：CLR RI ；清接收中断标志MOV A，SBUF ；读串口数据CJNE A，#55H，A1；不是同步符转 A1INC NUM ；收到的同步符个数加 1MOV A，NUM ；取收到的同步符个数CJNE A，#5，A2 ；未收够连续 5 个 55H 转 A2A4:MOV NUM,#0 ;密码验证，记录收到密码字节数A5：MOV DPTR，#MIM；密码字符首址MOV A，NUMMOVC A，@A+DPTR；查表取密码MOV TEMP， A ；保存密码JB RI，A6 ；串口收完一个字节转 A6…A6：CLR RI ；清接收中断标志MOV A，SBUF ；读串口数据CJNE A，TEMP，A4；与密码不符转 A4INC NUM ；收到的密码个数加 1MOV A，NUM ；取已收到的密码字节数CJNE A，#3，A5 ；密码未收完转 A5发送程序：CLR P3.5 ；置电台发状态- 24 -MOV B，#23MOV DPTR， #ROM-CHB1：CLR AMOVC A，@A+DPTR；查表发送同步符和密码共 24 字节INC DPTRLCALL SEND-CH ；调发送单字节子程序DJNZ B，B1…CLR AMOV DPTR， #7000H；外部 RAM 数据首址，发送外部 RAM 中的数据到电台B2：CJNE R4 ， #0，B3CJNE R3，#0， B3；R4R3= 发送字节数B3：MOVX A，@DPTR；取数据INC DPTRLCALL SEND-CHCJNE R3，#0， B4CJNE R4，#0， B5B4：DEC R3LJMP B2DEC R3DEC R4LJMP B2…SEND-CH：SETB TB8MOV SBUF，ADB 0，0，0，0，0，0，0，0JNB TI，$ ；延时 4μsCLR TIRET