1、浙江科技学院工程技术实习报告班 级： 通信工程121学 号： 1120220010姓 名： 潘文剑校内指导教师： 周扬校外指导教师： 周扬实习单位： 浙江科技学院地 点： 通信原理实验室二一五年 十二月 二十七日实习日期自 2015年10月26日至 2015年12月27日目录1.前言.12.实习单位简介.23.实习内容.33.1 硬件模块.33.1.1 主控制模块33.1.2 NewMsg-RF905SE无线收发模块.53.1.3 NewMsg-RF905SE与单片机的连接.63.1.4 NewMsg-RF905SE的电源供电.73.2 系统软件设计方案73.2.1 系统开发环境介绍73.2.
2、2 NRF905工作模式.83.2.3 nRF905数据发送流程.83.2.4 nRF905数据接收流程.93.2.5 总系统的软件设计与编程实现104 实习总结与体会.135 致谢.146. 参考文献.157.实习报告英文摘要.168.实习报告评语 .17浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 1 页实习报告1前言本次实习是从2015.10.26开始至2015.12.27结束。实习单位是浙江科技学院校内实习。实习期间，主要是对基于NFR905无线传输模块通信的实现，对NRF905芯片的具体工作方式，使用方式进行了解。nRF905模
3、块是挪威的Nordic公司推出的单片射频收发器，采用GFSK调制方式，低功耗，工作电压为 1.9-3.6V，工作于 433/868/915MHz三个 ISM频段。模块通过SPI接口与单片机相连，可以很容易通过SPI接口对射频模块进行编程和配置。发送时模块会自动加上前导码和CRC检验码，曼彻斯特编码下传输速率为50kbps，功能简单、携带方便，使其在短距离无线的产品中得到了广泛应用。通过对NRF905无线通信传输的实现工作来熟悉NRF905模块的使用及软硬件调试的基本方法，加强自身对单片机应用的实际动手和解决问题的能力，从而进一步加强和培养自己的理论学习结合实际运用能力，为以后的工作打下良好的基
4、础。浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 2 页2.实习单位简介浙江科技学院是一所以工学为主，集工学、理学、文学、艺术学、经济学、管理学、教育学为一体的多学科全日制省属本科院校，其前身为成立于 1980 年的浙江大学附属杭州工业专科学校。学校坚定不移地走特色办学之路，逐步形成借鉴德国应用科学大学（FH）办学经验，结合中国国情，培养具有实践能力、创新精神和国际素养的高素质应用型专门人才的办学特色。信息与电子工程学院(简称信息学院)，是浙江科技学院学科、专业及学生人数最多的一个学院之一，师资力量雄厚。信息学院设有计算机科学与技术，中澳
5、信息技术管理双学位班、电子信息工程、电子信息科学与技术、教育技术学、通信工程、数字媒体技术、软件工程等多个专业，其中计算机科学与技术专业在浙江省高校中属较早设立的专业，现为浙江省重点专业，始终遵循培养高级应用型人才办学理念，突出自己的办学特色，已为国家和地方培养了数千名高级计算机工程技术人才，在各自的岗位上发挥着重要作用，为地方经济和社会发展做出了贡献。学院建有电子技术与 EDA 实验室、计算机组成与微机系统实验室、微控制器与 DSP 开发实验室、计算机通信实验室、通信原理实验室、高频电子技术实验室、软件开发实习中心、嵌入式系统开发实验室、数字媒体实验室、计算机基础实验室、教育技术学专业实验室
6、、计算机房等一批较先进的实验室，并将进一步发展与完善，可满足教学、科研和生产的需要，现有全日制在校生 1900 余人。教职工 90 余名，其中教授、副教授、高级工程师、高级实验师共 26 名，博士13 名、硕士 40 余名，多名教师曾在欧美留学一年以上，是一支既有扎实理论基础、又有较强实践经验、能胜任培养高等应用型人才的师资队伍。浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 3 页3.实习内容用5V电源给AT89C52单片机供电，通过稳压电路将5V电压转变成 3.3V，并给无线收发模块 nRF905 供电，并通过独立按键操控信号发送，信号
7、经过发送天线发送给接收模块。接收模块经过接收天线接收到信号后，通过单片机的控制，点亮LED闪烁。整个系统设计的框图如图3.1所示。单片机5V转3.3V电路稳压电路NRF905模块 天线发射独立按键5V转3.3V电路稳压电路NRF905模块 天线接收LED显示灯电源电源发射模块接收模块 单片机图3.1NRF905无线传输的总体实现框图3.1 硬件模块3.1.1 主控制模块主控制系统采用 STC89C52 单片机，AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL
8、 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用，如图 3.2 为单片机引脚图。浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 4 页P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20 P2.
9、0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/Vpp 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC 40P1.01U189C52图3.2 单片机引脚图（1）时钟电路单片机内部带有振荡电路，所以外部时钟电路只要 12M 的晶振和两个 30p的电容，片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建
10、立在单片机晶振提供的时钟频率。 在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，如图3.3所示。C230PC130PY1JTXTAL2XTAL1GND图3.3 时钟电路浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 5 页（2）复位电路单片机的复位好比电脑的重启，当单片
11、机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。复位电路由电容串联电阻构成,结合“电容电压不能突变“的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位，其电路连接如图3.4所示。C310uSW4SW-PBR1710KVCCRST图3.4 复位电路3.1.2 NewMsg-RF905SE无线收发模块NewMsg-RF905SE无线收发模块是国内某公司生产的一款以nRF905为核心的无线收发模块。它体
12、积小，使用方便，实物如图所：图3.5 NewMsg-RF905SE无线收发模块模块尺寸为32mm19mm，工作频段为433MHz、868MHz、915MHz，可根据软件配置设置工作频率点，433MHz的电路与868 MHz和915 MHz 的电路不同，具有FSK/GMSK调制功能，抗干扰能力强，特别适合工业控制采用 DSS+PLL频率合成技术的场合，频率稳定性极好且灵敏度高，达到-100dBm。工作电压为1.9-3.6V，浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 6 页功率低，待机状态仅为2.5uA，可满足低功耗设备的要求。最大发射功
13、率+10dBm。具有多个频道（最多 170个以上），能特别满足需要多信道工作的特殊场合。工作速率最高可达50Kbps，具有收发功能一体、半双工和可切换的工作模式。由于采用了低发射功率和高接收灵敏度得设计，所以使用无须申请许可证。采用鞭状天线，使得开阔地的使离在不加功放情况下最远可达500m。处于接收模式时电流为12.5mA，在掉电模式时工作电流仅为25uA，功耗很低。NewMsg-RF905SE 通过一个 14 引脚的插针为用户提供一个方便的控制接口。用户可通过此接口与单片机相连，组成一个实用的无线数传系统。除了电源线和地线之外，该接口由11根信号线组成，按功能分为3组：1 模式控制信号。Ne
14、wMsg-RF905SE的工作模式由TRX_CE,TX_EN和PWR_UP三根线来设置。2 SPI接口信号。由SCK,MISO,MOSI和CSN四条信号线组成。在配置模式时，单片机通过SPI接口配置NewMsg-RF905SE的工作寄存器；在发射/接收模式下，单片机通过SPI接口发送和接收数据。状态输出信号。在发送模式下，地址匹配（AM）和数据准备就绪（DR）信号通知 MCU，一个有效的地址和数据包已经接收完成。在发送模式下，NewMsg-RF905SE自动产生前导码和CRC码，DR信号通知MCU 数据传输已经完成。NewMsg-RF905SE中的uCLK引线就是nRF905芯片中的引脚uPC
15、LK时钟输出。3.1.3 NewMsg-RF905SE与单片机的连接本系统由两套NewMsg-RF905SE无线收发模块和AT89C51模块组成。在接收的模块上增加了一个简单的LED提示灯。图3.6 NewMsg-RF905SE无线收发模块与单片机的连接浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 7 页3.1.4 NewMsg-RF905SE的电源供电nRF905的工作电源电压范围是+1.9V+3.6V，超出这个工作电压范围无线模块就可能被烧坏，而51单片机的工作电压为3.4V到5V，为了让nRF905正常工作，采用AMS1117-3.
16、3稳压管将电源电压转换为+3.3V，以保证nRF905模块能够正常工作。如图为AMSAMS1117-3.3稳压管应用电路图：图3.7 AMS1117-3.3稳压管应用电路图3.2 系统软件设计方案3.2.1 系统开发环境介绍AT89C52支持两种语言的编辑，汇编语言与C语言。而只有机器语言才能直接被单片机识别，可是由于机器语言本身不方便读写与编写的特点，所以现在对计算机的控制语言都是以C语言或汇编语言为主，而在计算机内部在转化为计算机能识别的机器语言。本系统采用的是C语言为主、汇编语言为辅的软件程序的编写方法。C语言是一种结构化的程序设计语言，有较好的可读性和可移植性，采用C语言编写的单片机程
17、序周期短，易于读写，而且调试及排错也比较方便。汇编语言是早期的单片机开发语言，它是面向机器的语言，相对于机器语言来说，汇编语言在编写、阅读、记忆方面有很大的便利之处，特别是它直接作用到硬件底层。只要与硬件打交道，汇编语言是最好的选择，所以本系统采用C语言与汇编语言相结合的软件编程方法。Keil C51集成开发软件是德国Keil公司开发的基于32位Windows环境的一个非常优秀的51系列单片机集成开发平台。本系统使用Keil C51Vision2版本软件，提供源程序编辑窗口，又可以在线编辑源程序，支持C语言或51系列单片机汇编语言，同时可以编写、修改、复制、粘贴、保存、打开、重存源程序文件。浙
18、江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 8 页3.2.2 NRF905工作模式nRF905有两种工作模式和两种节电模式。两种工作模式分别是ShockBurst接收模式和ShockBurst发送模式，两种节电模式分别是掉电模式和待机模式。nRF905的工作模式由TRX_CE,TX_EN和PWR_UP三个引脚决定，如表所示：表3.1 nRF905工作模式nRF905采用Nordic Semiconductor ASA ShockBurst技术使其能够提供高速的数据传输而无需昂贵的高速MCU。与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片
19、内进行，数据速率由微控制器配置的SPI接口决定，数据在微控制器中低速处理，但在nRF905中高速发送，因此两次发送中间有很长时间的空闲，这很利于节能。使用低速的MCU也能得到很高的射频数据发射速率。在ShockBurst接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被发送模式下，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚DR通知微控制器数据发送完毕。3.2.3 nRF905数据发送流程nRF905无线发送数据流程主要有以下几步：当MCU有数据要发送时会通过SPI借口按时序把接收机的地址和要发送的数据传给nRF905的发送寄存器中；MCU置高TRX_CE和TX_EN
20、，使nRF905进入ShockBurstTM发送模式；然后数据发送：自动开启射频寄存器，数据打包，数据包发送，当DR信号置高则说明数据包发送完成；若AUTO_RETRAN被置高，nRF905会一直重发数据直到TRX_CE被置低为止；TRX_CE被置低时，nRF905会立刻结束正在发送的数据包，即数据发送过程完成，此时nRF905会自动进入空闲模式。如图为nRF905的发送流程图：浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 9 页图3.8 nRF905的发送流程3.2.4 nRF905数据接收流程将TRX_CE置高、TX_EN置低，nRF
21、905进入ShockBurstTM接收模式；650us后，nRF905开始不断侦听信道，等待接收数据；当nRF905侦听到所要接收的频段的载波信号，载波检测引脚CD被置高；若收到的数据包地址有效，AM引脚被置高；当nRF905接收到有效的数据包即CRC校验正确时，nRF905会自动去掉前导码、地址和CRC校验位，DR引脚被置高；MCU把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；MCU以一定的速率通过SPI接口独处有效数据；当所有的有效数据被读出后，nRF905将AM和 DR置低，此时nRF905可以进入空闲模式。如图为nRF905的接收流程图：浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术
22、实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 10 页图3.9 nRF905的发送流程3.2.5 总系统的软件设计与编程实现两套模块中，一套NewMsg-RF905SE负责无线数传模块发送，另一套负责接收数据并通过单片机将这一信号反应在LED灯上。发送和接收部分的程序流程框图分别如图3.7和3.8所示：浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 11 页nRF905初始化，配置射频寄存器读取按键信号写发送地址和数据发送数据发送完？nRF905初始化，配置射频寄存器等待接收数据接收完？Led提示灯亮YesNOYes No图3.10
23、 发送流程图 图3.11 接收流程图以下是发送的部分程序：void main(void) Init();Config905(); / Config nRF905 modulewhile(1)while(!Sensor);Delay(100);if(Sensor)SetTxMode(); / Set Tx ModeTxPacket(); / Transmit Tx buffer datawhile(DR=0) LED=0;Delay(100);Delay(100);LED=1;浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 12 页接收的部分
24、程序：void main(void) Init();Config905(); / Config nRF905 modulewhile(1) SetRxMode(); / Set nRF905 in Rx modewhile(DR=0) ;RxPacket();if(RxBuf0=RxBuf0while(1);浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 13 页4实习总结与体会在本次实习研究的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过单片机课程设计但这次设计真的让我长进了很多，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论知识
25、，有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。而在本次设计中有许多东西是我们以前未接触也未了解过的东西，我们需要从零开始学习然后紧接着应用实践，对我的学习应用实践能力是一次很好的锻炼。通过对硬件电路的设计我对Protel软件的使用更加熟练，而通过运用 Keil进行软件的设计使我的编程和调试能力也有很大的提高。这不仅使我对课本上所学的知识有了更进一步的了解，而且也提高了我的动手能力、理论联系实际能力。为今后的学习和工作打下了很好的基础。但同时也明显感觉到还有很多地方需要完善和提高，设计的产品与实际应用还有一定的差距。例如可以通过按键更灵活的控制测温，如果再加上语音播报功能就更加完善了。所以在今后的工作中
26、，还要不断的学习充电，掌握更多的技能。争取能够在此基础上设计出更先进、功能更强大、结构更简单的智能化仪器。在大学的课堂老师主要是给我们讲解基础知识，我们的实践操作机会很少，学以致用，我们应把所学到知识我们用现实的生活中去，此次的设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争。浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 14 页5致谢在此，衷心地感谢我的指导教师！在实习过程中，他给予了我精心的指导和严格的要求，周老师敏捷的思维、丰富的经验给我们留下了深刻的印象。在他的指导下使我们能满怀信心地进行实习研
27、究，独立地解决了不少问题，增强了我的创造性思维，使我能胜利完成了这次工作。老师的真诚、热心和严肃使我们印象很深，正是这样，我们才学到了很多知识，再次表示对周老师深深的谢意！感谢各位老师一直以来的辛勤工作和教导，使我在综合素质提高、专业理论知识学习和实践工作能力等各方面受益匪浅。此次实习和报告撰写过程中，也得到了许多同学的关心、指导和帮助，没有他们的帮助，我的实习也不会顺利地完成，在此，我向我的同学和各位老师表示诚挚的感谢！浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 15 页6.参考文献1 马金祥，何一鸣基于 nRF905 模块的 AT8
28、9S 单片机无线收发系统设计. 通信技术, 2009, 02: 36-38.2 李华单片机实用接口技术M. 北京：航空航天大学出版社，2006：38-413 张鹏,王雪梅. 单片机原理与应用实例教程M. 北京：海军出版社，2007：22-304 余永权. ATMEL89 系列单片机应用技术M. 北京：航空航天大学出版社,2002：46-525 马金祥,何一鸣. 基于 nRF905 模块的 AT89S 单片机无线收发系统设计J. 通信技术, 2009, 42(2): 36-38.6 赵亮, 侯国锐. 单片机C 语言编程与实例M. 人民邮电出版社, 2003.7 王煜东. 传感器应用电路400例M
29、. 中国电力出版社,2008：15-17.8 王志山. 以nRF905为前端、以微机为后台的无线测温系统设计J. 科技信息, 2009,(03)：1-3.9 陈建洪,李金刚，申明等. 无线收发芯片nRF401在监测系统中的应用J. 电子技术，2002,(11)：45-47浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 16 页7.实习报告英文摘要In recent decades，with the rapid development of the mobile communicationtechnology，anincreasingnumb
30、erofinformationcollectionandremote-controlsystemusing wireless data transmission technology. Wireless data transmission has theadvantageoflowwiringcost，easytoinstall，convenienttomoveetc.Inthispaper,onthebasisofsensing,informationdisposalandwirelesscommunicationtechnique,consideringthatthevolumeoftra
31、ditionalacquisitionequipmentisbigwiringlongandthattheleadwithhigh-precisionisneeded,theprojectanddesigningoflowpowerwirelessstrainsensorappliedforlocalmonitoringispresented.Followingisthemaincontentofthepaper:Signalconditioningandsampling.Thestructuresstrainissampledbyusingthetraditionalstrainresist
32、anceassensitivecomponent.ThevoltagesignalissampledbyusingtheinchipAnalog-to-DigitalConverter(ADC)aftercarryingthroughamplifying-filteringcircuit. Designoftheradiofrequencycommunicationpart:SendingandreceivingthedatabyusingnRF905.Designsignaltransmissioncircuitandfinishthesoftwareprogramtorealization
33、signaltransmission.Designofantenna.Thegeneralperformanceofsmallloopantennasisanalyzedandasmallloopantennaforwirelessstrainsensorisdesignedusingresonanceanalysismethod.ThetransformermatchingmethodisusedtodesignthematchingnetworkforantennaandRFIC.浙江科技学院信息与电子工程学院2016届工程技术实习报告通信121 潘文剑 1120220010 第 17 页8.实习报告评语实习单位评语： 负责人签名： 年 月 日指导教师意见：指导教师签名 年 月 日实习成绩（按五级记分制评定）：负责人签名 年 月 日
