摘 要

Abstract ii

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 国内外研究状况 1

1.3 研究目的和意义 2

1.4 研究内容及组织结构 3

第2章 设计方案论证 4

2.1 方案比较与论证 4

2.1.1 无线数传模块 4

2.1.2 主控芯片选择 4

2.1.3 软件选择 5

2.2 系统总体设计 6

第3章 系统硬件设计 7

3.1 主机电路设计 7

3.1.1 主控芯片 7

3.1.2 无线数传模块 8

3.1.3 UART串行通信模块 10

3.2 从机电路设计 11

3.2.1 主控芯片、无线数传模块 11

3.2.2 液晶显示模块 11

第4章 系统软件设计 13

4.1 程序流程图 13

4.1.1 主机程序流程图 13

4.2.2 从机程序流程图 14

4.2 系统通信方式 14

4.3 无线数传模块的控制 16

4.3.1 SPI总线 16

4.3.2 无线发送与接收 18

4.4 UART串行通信的控制 20

4.5 液晶显示的控制 21

第5章 测试结果与分析 23

5.1 基本功能测试 23

5.2 丢包率测试 23

5.3 测试总结 24

第6章 总结与展望 25

参考文献 26

致谢 27

摘 要

2.4GHz频率是工作于ISM频段（工业、科学、医学频段）中的一个频率。此频率主要应用于短距离无线通信系统，工作于此频率的无线设备通常具有功耗低、抗干扰能力强、体积微小等特点，具有十分广泛的应用前景。

本文首先简要介绍了短距离无线通信的发展状况，然后通过对芯片进行比较论证，确定了硬件电路方案，并在此方案基础上设计和编写程序，最终实现了一个基于51单片机的2.4GHz频率短距离无线通信系统。该系统由一个主机一个从机和上位机构成，主机能够在上位机的控制下，向从机发送数据，并接收从机返回的数据，从而实现短距离无线发送和接收功能。文章的最后对实际电路进行了基本功能测试与丢包率测试，以检验系统通信的可靠性。

关键词：单片机；2.4GHz；无线通信

Abstract

2.4 GHz is a frequency working in ISM frequency band (industrial, scientific and medical band).The frequency is mainly used in short distance wireless communication system.The wireless devices working in this band typically have low power consumption, strong anti-interference ability.It has a very promising application prospects.

First the paper briefly introduced the development of short distance wireless communication.,and then compared the chip used in the system.Next the hardware circuit was determined and starting programming. Finally a 2.4 GHz frequency short distance wireless communication system based on 51 single chip microcomputer was compeleted. The system consists of a master device and a slave device.The master device can control the slave device, sending data to the slave, and receive the data from the slave.The paper describe the hardware design and software design of the system.The paper finally carried out the basic function test and the drop packet rate test in the actual circuit, to verify the reliability of system communication.

Key words:single chip microcomputer；2.4 GHz；Wireless communication

第1章 绪论

1.1 选题背景

由于没有线缆带来的束缚，无线通信可以给人们带来巨大的自由和便利。现代生活中，无线通信应用的需求越来越高。随着现代无线通信技术的发展，电路集成程度不断提高，无线通信设备的功耗和体积越来越小，曾经复杂昂贵的无线数据传输设备正变得愈来愈简单、廉价，而且工作稳定可靠。无线通信技术正一步步渗透到生活的方方面面，是未来通信发展的必然趋势。

2.4GHz无线通信是目前广泛应用的一种短距离无线通信方式。2.4GHz是包含于ISM频段的一个频段。ISM频段（Industrial Scientific Medical Band）是工业、科学和医用频段，一般情况下，各个国家都保留了一些用于工业、科学研究、医疗等方面的无线频段^[1]。如果想使用这些频段，那么不需要特殊的申请，只需要不超过一定的发射功率（通常不超过1W），不干扰其他频段就可以。ISM的频段在各个国家的定义不一致，但2.4GHz是所有国家共用的频段。无线局域网（IEEE 802.11 b/IEEE 802.11 g）、蓝牙（Bluetooth）、ZigBee等无线网络都可以在2.4GHz频段上工作。

1.2 国内外研究状况

随着物联网技术的兴起，无线网络的应用日益广泛。从早期的红外到现在普遍应用的2.4G无线技术，再到正在研发的Li-Fi（Light Fidelity）技术，无线通信技术一直在不断发展^[2]。

红外线技术是一种光通信技术，是一个有着相当悠久历史的无线标通信技术，在数据传输、自动控制、条形码、无线鼠标等场合得到了广泛应用。传统的红外线技术发射频率低，发射角度小，传输距离短，且与接收器间不能有任何障碍物，作为数据传输之用时实用性不佳，目前多用在家电的遥控器上。虽然在数据传输领域，传输速率可达1Gbps的新型红外技术的标准已经发表，但是红外通信技术依然难以摆脱易被障碍物屏蔽的缺点，再加上越来越多的短距离射频通信技术已被开发出来，红外通信技术已经日渐式微^[3]。

无线电射频（RF）技术克服了红外光易被障碍物遮挡的缺点，现在得到了最为广泛的应用。发射端对信号进行调制，然后通过天线将电磁波发射出去；接收方通过天线接收电磁波并对信号解调，即可完成通信。早期的RF技术主要应用在广播、电视等领域，后来开始应用于移动通信等领域。在短距离无线通信的领域， WiFi（Wireless-Fidelity）、蓝牙、ANT、ZigBee等标准都是采用了2.4GHz的ISM频段^[4]。