基于单片机的无线电遥控系统正文与结论.doc

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工程大学本科生毕业论文
第1章
1.1 本论文研究的背景与其意义
绪论
遥控是指对被控对象按照所预定的意图对其部参数、工作状态等进行 远距离操纵。遥控技术在现代工农业生产、科研、国防等领域有非常广泛的 应用。随着现代科技的发展，它们的应用也越来越普遍。 遥控技术一般应用于操作者不能或难以到达受控对象的场合。而对于移 动式的受控对象， 则更不得不使用遥控技术。 例如在恶劣环境下作业的机器， 人难以到现场操纵，就必须使用遥控技术进行远距离操纵。又如工厂里的行 车、模型飞机、模型舰艇，乃至当代的无人驾驶飞机、宇宙飞船、无线电制 造导弹等，这些移动式设施就更缺不了遥控技术了。 现代遥控技术也是十分普遍地应用于各类家用电器中，如电视遥控、电 灯遥控、电风扇遥控、空调器遥控等，这类应用提高了家用电器的功能和档 次，更重要的是给使用者带来极大的方便。设有遥控功能的电视机，使用者 不用离开座位， 只需使用手持红外遥控器旧可以进行节目切换， 以与对音量、 对比度、亮度等的调节。在这些应用中，操作者与受控者之间并非“遥”，也 非“难以到达”，仅为方便而已，因此对遥控的定义，应该广义的理解为操作 者没有直接对遥控对象进行操纵。 遥控的种类有很多。若以遥控信息传送方式区别，可以分为有线遥控和 无线遥控两大类，而无限遥控又包含了红外线遥控、超声波遥控和无线电遥 控之类，有线遥控和无线电遥控可以达到很远的距离，而红外线和超声波遥 控只能在十几米之。 无线电遥控是使用无线电射频为载体来栽送遥控信息。所谓射频，就是 具有较强辐射能力的无线电频率， 一般在几百 kHz 以上， 通常也称为“高频”。 使用无线电射频传送遥控命令与红外或超声遥控有所不同，后二者遥控距离 较近，而且具有方向性，特别是红外线的方向性强，不能跨越墙壁的阻挡， 因此只能在小围， 同一个房间实现遥控操作， 多用于家用电器的遥控。
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本设计为基于 51 单片机的无线电遥控系统，使之能在多障碍物的条件 下进行有效通信，并且能够控制两个接收机[14]。
1.2 国外本课题的研究现状
美国、日本、德国以与包括中国在的很多国家对遥控技术这一课题进 行了大量的研究并取得了显著的成果。从遥控视距的角度来看，遥控技术发 展经历了下面三个阶段：视距遥控（LOS） 、超视距遥控（ELOS）和远程无 线遥控。对于视距遥控，操作员不与机器直接接触，已位于作业区的危险 围外，通过直接观察、发送指令来控制各种设备，一般来说，其可靠遥控作 业距离为几十米。在视距遥控基础上发展起来的超视距遥控，虽然仍需要操 作员靠近工作区作业，但通过其先进的数据传输手段和控制技术能够为操作 员提供作业区的反馈信息来克服视距遥控的某些局限性，增强了操作员对设 备的遥控控制能力（视距围之外） 。
1.3 对选题的研究设想和试验方法
无线电遥控电路是利用无线电信号作为遥控指令来完成各种指定动作， 按规定.业余频段有 28.0～29.7MHz、50～54MHz、144～148MHz 和 420～ 448MHz 等，频率愈高对器件的要求也就愈高。随着各种专用遥控集成电路 和无线电发射和接收专用集成电路的不断涌现，使许多复杂的遥控、遥测系 统设计变得越来越多样化而且工作稳定性可靠。 无线电遥控系统包括两个最基本的模块： 无线发射模块、 无线接收模块。 无线发射模块包括了控制电路与发射机。控制者通过控制电路产生控制 信号，再通过编码产生具有某些特征的、相互间易区分的电信号。但是编码 电路产生的指令信号都是频率较低的电信号， 无法直接传送的遥控目标上去， 还要将指令信号送到发射电路，使它载在高频信号上，即要经过调制电路调 制以后才能由天线发射出去。 无线接收模块由接收机与受控电路组成。接收机又包括高频部分与解调
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部分与译码电路。由接收天线送来的微弱信号经接收机高频部分的选择和放 大后，送到解调器。解调后的是混在一起的各种指令信号，将这些信号送到 译码电路，译码电路的工作就是对各种指令信号高进行鉴别，然后送到受控 电路。
1.4 设计的预期结果与意义
相对于红外遥控系统，无线电遥控系统能够穿透一般障碍物进行通信， 并且没有方向的限制，非常适合于布局复杂的建筑物的电器设备遥控。本 课题利用单片机设计一套无线电器控制系统，此系统由一个发射机和两个接 收机构成。课题预期目标： 1、传输距离不小于 20m（在传输方向有障碍物的情况） ； 2、接收机可以控制继电器，达到控制强电的目的。
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第2章
2.1 收发模块的选择
方案总体设计与论证
根据实验要求，该遥控系统传输距离不小于 20m（在传输方向有障碍物 的情况） 。因此载波频率与发射功率必须达到一定要求。 本设计采用的收发芯片是 CC1100。CC1100 是一种低成本真正单片的 UHF 收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在 315、433、868 和 915MHz 的 ISM（工业，科学和医学）和 SRD（短距离设备）频率波段， 也可以容易地设置为 300-348 MHz、400-464 MHz 和 800-928 MHz 的其他频 率。 RF 收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。 这个调制解调器支持不 同的调制格式，其数据传输率可达 500kbps。通过开启集成在调制解调器上 的前向误差校正选项，能使性能得到提升。 CC1100 为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接 质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。 其主要操作参数和 64 位传输/ 接收 FIFO （先进先出堆栈） 可通过 SPI 接口控制。 在一个典型系统里， CC1150 和一个微控制器与若干被动元件一起使用。 使用 STC12C5410AD（20）单片机实现对 CC1100 的控制。该单片机是 1 个时钟/机器周期 8051 单片机。具有无法解密 、低功耗、高速、高可靠性、 强抗静电性、强抗干扰性等优点
2.2 控制方式的选择[17]
单片机控制系统以键盘输入命令，使用 STC12C5AS62 单片机对控制对 象进行控制，控制信号经调制放大，通过天线发射和接受，解调后就可以对 目标进行全面而且细节的控制，如可以完成对继电器的控制以达到控强电的 目的，也可以实现数码管显示数字功能。 STC12C5AS62 是一个低电压， 高性能 CMOS 8 位单片机， 片含 4k bytes
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的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存 储器（RAM），器件采用 ATMEL 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，片置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元， 置功能强大的微型计算机的 STC12C5AS62 提供了高性价比的解决方案。 STC12C5AS62CPU 使用 5V 供电，STC12C5410ADCPU 与 CC1100 使用 3.3V 供电，它们都是低功耗，因此可以使用在发射机和接收机上，适合干电 池供电，只需加一片 3.3V 的稳压片。
2.3 调制解调方式的选择
对数字信号的而言，FM 调制解调方式调制效果远好于其他调制方式。 而 CC1100 提供的 2-FSK 调制方式是比较理想的选择。 二进制频移键控(2FSK) 调制是指传号（指发送“1”）时，发送一个频率的正弦波；空号（指发送“0”） 时，发送另一频率的正弦波。由于 2-FSK 传号与空号时采用两种不同频率的 信号，因而不需要固定的比较电压。即使在空号时也有足够的信号幅度，不 至于因噪声产生误码，另外其自身就是一个调频系统，因此有较好的抗干扰 能力，抗衰落性能好。
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第三章
51 单片机原理与应用技术
3.1 单片机的概述与应用领域
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分 功能集成在一块小芯片上， 但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件： CPU、存、部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。目前单片机 渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导 弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工 业自动化过程的实时控制和数据处理， 广泛使用的各种智能 IC 卡， 民用豪华 轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以与程控玩 具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、 智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算 机应用与智能化控制的科学家、工程师。
3.2 STC12C5AS62 单片机主要性能特点[15]
1、 增强型 8051 CPU， 1T， 单时钟/机器周期， 指令代码完全兼容传统 8051 单片机。 2、工作电压：STC12C5A60S2 系列工作电压：5.5V- 3.3V。 3、工作频率围：0 - 35MHz，相当于普通 8051 的 0～420MHz。 4、 用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字 节…… 5、片上集成 1280 字节 RAM。 6、通用 I/O 口（36/40/44 个） ，复位后为：准双向口/弱上拉（普通 8051 传统 I/O 口） ；可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输 入/高阻，开漏 ，每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大不要 超过 55mA。 7、 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无
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需专用仿真器 。可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成 一片。 8、有 EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 无部 EEPROM)。 9、看门狗。 10、部集成 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚 可直接 1K 电阻到地） 。 11、外部掉电检测电路:在 P4.6 口有一个低压门槛比较器 ，5V 单片机为 1.32V，误差为+/-5%；3.3V 单片机为 1.30V，误差为+/-3%。 12、时钟源：外部高精度晶体/时钟，部 R/C 振荡器(温漂为+/-5%到 +/-10%以)。用户在下载用户程序时，可选择是使用部 R/C 振荡器还是外 部晶体/时钟。常温下部 R/C 振荡器频率。5.0V 单片机为：11MHz～ 15.5MHz ；3.3V 单片机为：8MHz～12MHz。精度要求不高时，可选择使用 部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。 13、共 4 个 16 位定时器。两个与传统 8051 兼容的定时器/计数器，16 位定时器 T0 和 T1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器。做串行通讯的 波特率发生器，再加上 2 路 PCA 模块可再实现 2 个 16 位定时器。 14、2 个时钟输出口，可由 T0 的溢出在 P3.4/T0 输出时钟，可由 T1 的 溢出在 P3.5/T1 输出时钟。 15、外部中断 I/O 口 7 路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新 增支持上升沿中断的 PCA 模块，Power Down 模式可由外部中断唤醒， INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4， T1/P3.5， RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通 过寄存器设置到 P4.2 )，CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到 P4.3)。 16、 PWM(2 路）/PCA（可编程计数器阵列，2 路） 也可用来当 2 路 D/A 使用 也可用来再实现 2 个定时器 也可用来再实现 2 个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时 支持)
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17、A/D 转换，10 位精度 ADC，共 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟 25 万次)。 18、通用全双工异步串行口(UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051， 可再用定时器或 PCA 软件实现多串口。 19、STC12C5A60S2 系列有双串口，后缀有 S2 标志的才有双串口， RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到 P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到 P4.3)。 20、工作温度围：-40 - +85℃(工业级) / 0 - 75℃(商业级)。 21、封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O 口不够时，可用 2 到 3 根普 通 I/O 口线外接 ，74HC164/165/595（均可级联）来扩展 I/O 口，还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/O 口，或用双 CPU,三线通信，还多了串口。
3.3 STC12C5AS62 端口
3.3.1 端口概述
如图 3.1 所示： 1、VCC40 脚接电源+5V。 2、VSS20 脚接地也就是 GND。 3、XTAL119 脚和 XATL218 脚接振荡电路。 4、PSEN29 脚片外 ROM 选通信号低电平有效。 5、ALE/PROG30 脚地址锁存信号输出端/EPROM 编程脉冲输入端。 7、 EA/VPP31 /外部 ROM 选择端。 6、RST/VPD9 脚复位信号输入端/备用电源输入端。 8、.P0 口 39-32 脚双向 I/O 口。 9、P1 口 1-8 脚准双向通用 I/0 口。 10、P2 口 21-28 脚准双向 I/0 口。 11、P3 口 10-17 脚多用途口。
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图 3.1 STC12C5AS62 单片机管脚图
3.3.2
单片机并行口的结构分析[3]
1、输入结构 I/O 口作为输入口时有两种工作方式， 即所谓的读端口与读引脚。 读端口 时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的容读入到部总线， 经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部 的数据读入到部总线。CPU 将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信 号以完成不同的操作。 2、端口的工作原理 （1）P0 口 P0 口的部有一个 2 选 1 的选择器， 它受部信号的控制， 如果处在 I/O 口工作方式，此时相当于一个“准双向口” （输入时须先将口置“1”，每根 ） 口线可以独立定义为输入或输出，但是须在口线上加上拉电阻。如果将开关 往另一个方向，则就是另一个功能——作为地址/数据复用总线用，此时不能 逐位定义为输入/输出，它有两种用法：当作数据总线用时，输入 8 位数据；
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而当作地址总线用时，则输出低 8 位地址。 （2）P1 口 同 P0 不同 P1 口只能作为 I/O 口使用，但它的部有一个上拉电阻，所 以连接外围负载时不需要外接上拉电阻。 （3）P2 口 P2 口作为 I/O 口线用时，与 P0 口一样，当部开关向另一个方向时， 即作地址输出时，可以输出程序存储器或外部数据存储器的高 8 位地址。并 与 P0 口输出的低地址一起构成 16 位的地址线。 （4）P3 口 P3 口作为 I/O 口线用时，同其他的端口一样，也是准双向口；不同的是， P3 口的每一位都有另一种功能，也叫第二功能，各位的功能如表 3.1： 表 3.1
端口位 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
P3 端口功能
注释 串行口输入 串行口输出 外部中断 0 外部中断 1 计数器 0 计数输入 计数器 1 计数输入 外部 RAM 写入选通信号 外部 RAM 读出选通信号
第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
3.3.3
单片机的特殊功能寄存器[4] 1、累加器 ACC
通常用 A 表示，单片机在做运算时它的中间结果需要放在某个地方，这 个地方就是累加器，它的名字很特殊，功能也很特殊，几乎所有的运算类指 令都离不开它。
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2、寄存器 B 在做除法时用来存放一个除数， B 寄存器在做乘法时用来存放一个乘数， 不做乘除法时随便怎么用。 3、程序状态字 PSW 它是一个很重要的寄存器，里面放了 CPU 工作时的很多状态，知道它就 可以了解 CPU 当前的工作状态。其中的 7 位其格式如表 3.2： 表 3.2
D7 CY D6 AC D5 F0 D4 RS1
PSW 格 式
D3 RS0 D2 OV D1 —— D0 P
下面介绍其功能： （1）CY；进位标志 当运算超过八位是向 CY 进位，CY 置“1” 。 （2） AC；半进位标志位 当 D3 位向 D4 位进位/借位时，AC=1，通常用于十进制调整运算中 （3） F0；用户自定义标志位 由编程人员自行决定什么时候用什么时候不用 （4）RS1、RS0；工作寄存器组选择位 其选择格式如表 3.3： 表 3.3
RS1 0 0 1 1
工作寄存器组选择格式
RS2 0 1 0 1 工作寄存器组 0 组（00H-07H） 1 组（08H-0FH） 2 组（10H-17H） 3 组（18H-1FH）
（5）OV；溢出标志位 表示结果是否超出所表示数的围，溢出时 OV=1
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（6） P； 奇偶检验位 每次运算结束后若 A 中二进制数 1”的个数为奇数，则 P=1，否则 P=0 4、 DPTRDPHDPL 数据指针 数据指针是一个 16 位的寄存器。我们可以用它来访问外部 RAM，也可 以访问外部 ROM 中的表格。 5、堆栈指针 符合“先进后出，后进先出”存放规则的现象，我们就把它叫做堆栈。 指针开始所指的位置并非就是数据存放的实际位置，而是数据存放的前一个 位置。 6、电源控制寄存器 PCON 单片机在以电池供电的系统中，有时为了节，电我们需要让它尽量降低 电源的消耗。所以单片机就有多种的工作方式，其中一种就是低功耗方式。 PCON 寄存器就是用来控制单片机进入低功耗方式的。
3.4 单片机的定时/计数器
单片机中的计数器除了可以作为计数用还可以用作定时器。其实定时器 和计数器是一个东西。只不过计数器记录的是外界发生的事情，而定时器则 是由单片机提供一个非常稳定的计数源，然后把计数源的计数次数转化为定 时器的时间。 单片机的定时/计时器是由两个特殊功能寄存器设定的，它们分别是 TMOD 和 TCON。 3.4.1 特殊功能寄存器 1、特殊功能寄存器 TMOD（89H） 表 3.4
用于 T1 GATE C/T M1 M0 GATE C/T
TMOD 格 式
用于 T0 M1 M0
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从表 3.4 中可以看出，TMOD 被分成两部份每部份 4 位分别用于控制 T1 和 T0。 2、特殊功能寄存器 TCON（88H） 表 3.5
用于定时/计数 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1
TCON 格 式
用于中断 IE0 IT0
从表 3.5 中可以看出， TCON 也被分成两部份， 4 位用于定时/计数器， 高 低 4 位则用于中断。 3.4.2 单片机定时/计数工作方式 1、工作方式 0 定时/计数器的工作方式 0 称之为 13 位定时/计数器方式。它由 TL（0/1） 的低 5 位和 TH0/1 的 8 位构成 13 位的计数器，此时 TL0/1 的高 3 位未用。 2、工作方式 1 工作方式 1 是 16 位的定时/计数器方式， TMOD 的 M1、 设为 将 M0 “01” 即可，其它特性与工作方式 0 一样。 3、工作方式 2 工作方式 2 把 TL0 配置成一个可以自动恢复处置（初值常数自动重新装 入）的 8 位计数器，TH0 作为常数缓冲器，TH0 由软件预置初值。当 TL0 产 生溢出时，一方面溢出标志 TF0 置”1”,又同时把 TH0 中的 8 位数据重新装入 TL0 中。 4、工作方式 3 工作方式 3 对定时器 T0 和定时器 T1 是不一样的。若 T1 设置为工作方 式 3，则停止工作（其效果与 TRI=0 一样） ，所以工作方式 3 只适用于 T0。 3.4.3 定时器/计数器的定时/计数围
那么单片机的这四种工作方式的计数围确定方法如下：
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1、工作方式 0 13 位的定时/计数器工作方式因此最多可以计到 2 的 13 次方也就是 8192 次。 2、工作方式 1 16 位的定时/计数器工作方式因此最多可以计到 2 的 16 次方也就是 65536 次。 3、工作方式 2 和 3 工作方式 2 和工作方式 3 都是 8 位的定时/计数器工作方式因此最多可以 计到 2 的 8 次方，也说是 256 次。
3.5 单片机的中断功能
3.5.1 中断的原理 中断其实意思就是随时都有可能发生的一些不确定量的变化，比如机器 在执行其它指令时， 定时器突然溢出了就是一个中断， 此时如果条件允许 （开 了中断并且中断优先级满足执行该中断） ，CPU 就会先停下执行别的程序先 去处理中断程序，处理完了再回到刚才断开的地方（称为断点）继续执行之 前的程序。此过程既是中断。 实现中断功能的硬件和软件系统称为中断系统。 能向 CPU 发出请求的事 件称为中断源。89C51 单片机拥有 5 个中断源。若多个中断源同时请求时， 或 CPU 正在处理某件外部事件时，又有另一外部事件申请中断，CPU 通常 根据中断源的紧急程度，将其进行排列，规定每个中断源都有一个中断优先 级，中断优先级可以由硬件排队或软件排队来设定，CPU 根据其优先顺序处 理中断请求。89C51 单片机拥有 4 个中断优先级。 3.5.2 中断系统的结构 1、中断源 （1）外部中断
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即外中断 0 和外中断 1，经由外部引脚引入，在单片机的硬件上有两个 ，名称为 INT0 和 INT1（第二引脚功能 P3.2、P3.3） 。 引脚（12 脚和 13 脚） 特殊寄存器 TCON 中有四位与外中断有关： A． IT0；中断 0（INT0）的触发方式控制位 可由软件进行置位和复位，IT0=0，中断 0 为低电平触发方式；IT0=1， 中断 0 为负跳变触发方式。 B． IE0；中断 0 （INT0）的中断请求标志位 当有外部的中断请求时，该位就会置“1” ；在 CPU 响应中断后，该位就 自动清“0” 。这是由硬件自动完成的。 IT1、IE1 的用途和 IT0、IE0 是类似的。 （2）部中断 即定时器 0T0 和定时器 1T1 中断，与外中断一样，它也是由 TCON 中的 四位控制的。 TF0；定时器 T0 的溢出中断标记。当 T0 计数器产生溢出时，由硬件置 位 TF0；当 CPU 响应中断后，再由硬件将 TF0 自动清“0” 。TF1 与 TF0 类似。 （3）串行口中断 负责串行口的发送接收中断。 2、中断允许寄存器 IE（A8H） 中断的允许或禁止是由片可进行位。 寻址的 8 位中断允许寄存器 IE 来 控制的，允许中断我们把它称为中断开放，不允许中断我们把它称为中断屏 蔽。如表 3.6： 表 3.6 IE 格 式
中断允许寄存器 IE EA ———— ES ET1 EX1 ET0 EX0
（1）EA：总中断允许开关。它是个总开关，凡是要设置中断都得先通 过它。EA=1，开放所有的中断；EA=0，则所有中断都被禁止。
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（2）ES：串行口中断控制位。ES=1，允许中断；ES=0，禁止中断。 （3）ET1：定时/计数器 1 中断控制位。ET1=1，允许中断；ET1=0，禁 止中断。 （4）EX1：外中断 1 中断控制位。EX1=1，允许中断；EX1=0，禁止中 断。 （5）ET0：定时器 0 中断控制位。ET0=1，允许中断；ET0=0，禁止中 断。 （6）EX0：外中断 0 中断控制位。EX0=1，允许中断；EX0=0，禁止中 断。 3、中断源优先级寄存器 IP（D8H） 单片机执行中断的过程和生活中的中断有些类似，它也有一个自然优先 级与人工优先级的问题。那么单片机是如何来设置它们的呢？这就要用到中 断优先级寄存器 IP，它也是一个可位寻址的 8 位寄存器。 五个中断源的自 然优先级由高到低的排列顺序为外中断 0--定时器 0--外中断 1--定时器 1--串 口。 中断如果我们不对其进行设置，单片机就按照此顺序不断的循环检查各 个中断标志。但有时我们需要人工设置高、低优先级，也就是说由编程者来 设定哪些中断是高优先级，哪些中断是低优先级。当然，由于只有两级，所 以必然只有一些中断处于优先级别，而其他的中断则处于同一级别，处于同 一级别的中断顺序就由自然优先级来确定。 既然可以设定人工优先级，那么它又是如何来设置的呢？其实很简单， 我们只要把 IP 寄存器的对应位置“1”就可以了。如表 3.7： 表 3.7
———————————— PS 串口
IP 格 式
PT1 TI PX1 INT1 PT0 T0 PX0 INT0
4、串行口控制寄存器 SCON(98H) 用于串行口中断与控制。
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入口地址请看下面 ： （1）外中断：0INT，00003H （2）定时器：0T0， 000BH （3）外中断：1INT1，0013H （4）定时器：1T1 ，001BH （5）串口中断： 0023H
3.6 单片机串口通信
3.6.1 串口通信原理
串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到 计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接 线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。 51 单片机通过引脚 RXD（P3.0，串行数据接受端）和引脚 TXD(P3.0， 串行数据接收端)与外界进行通信。 串口主要由两个物理上独立的串行数据缓 冲寄存器 SBUF、发送控制器、接受控制器、输入移位寄存器和输出控制门 组成。 SBUF 为串行口收/发缓冲寄存器，它是可寻址的专用寄存器，其中包含 了发送寄存器 SBUF 和接受寄存器 SBUF，可以实现全双工通信。 3.6.2 串行通信控制寄存器 SCON（98H） 通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态，都会引用到接口控制寄 存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的寻址地址是 98H，是一 个可以位寻址的寄存器， 作用就是监视和控制 51 芯片串行口的工作状态。 51 芯片的串口可以工作在几个不同的工作模式下，其工作模式的设置就是使用 SCON 寄存器。它的各个位的具体定义如表 3.8：
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表 3.8
SCON 格 式
串行通信控制寄存器 SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
（1）SM0、SM1；为串行口工作模式设置位，这样两位可以对应进行四 种模式的设置。如表 3.9： 表 3.9
SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 模 0 1 2 3 式
串口工作方式
功 能 波特率 fosc/12 可变 fosc/32 或 fosc/64 可变
同步移位寄存器 8 位 UART 9 位 UART 9 位 UART
表中的 fosc 代表振荡器的频率，也就是晶振的频率。UART 为(Universal Asynchronous Receiver）的英文缩写。 （2）SM2；在模式 2、模式 3 中为多处理机通信使能位。在模式 0 中要 求该位为 0。 （3）REM；为允许接收位，REM 置 1 时串口允许接收，置 0 时禁止接 收。 （4）TB8；发送数据位 8，在模式 2 和 3 是要发送的第 9 位。 （5）RB8；接收数据位 8，在模式 2 和 3 是已接收数据的第 9 位。该 （6）TI；发送中断标识位。在模式 0，发送完第 8 位数据时，由硬件置 位。其它模式中则是在发送停止位之初，由硬件置位。 （7）RI；接收中断标识位。在模式 0，接收第 8 位结束时，由硬件置位。 其它模式中则是在接收停止位的半中间，由硬件置位。 3.6.3 电源管理寄存器 PCON(87H)
PCON 主要是为了在 CHMOS 型单片机上实现电源控制而设置的专用寄 存器，不可位寻址，其格式如表 3.10：
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表 3.10
PCON 格 式
串行通信控制寄存器 SCON SMOD —————— G F1 G F0 PD ID L
SMOD 是串口波特率倍增位，当 SMOD=1 时，串口波特率加倍。系统 默认为 SMOD=0。PCON 的其余各位用于 51 单片机的电源控制。 3.6.4 串口的工作方式 串行口分四种工作方式，由 SCON 中的 SMO、SM1 二位选择决定。 1、串行口的工作方式 0（SMO=0、SM1=0） 为移位寄存器输入输出方式，可外接移位寄存器，以扩展 I/O 口，也可 外接同步输入输出设备。 格式： 一次收发过程， 收发 8 位二进制数， 低位在前， 逐位收发， TXD 在 引脚输出移位时钟。收发波特率固定为单片机振荡频率的 1/12。 2、串行口的工作方式 1（SMO=0、SM1=1） 串行口工作于方式 1 时，被控制为波特率可变的 8 位异步通信接口。 格式：传送一帧信息为 10 位，即 1 位起始位（0） 位数据位（低位在 ，8 先）和 1 位停止位（1） 。数据位由 TXD 发送，由 RXD 接收。波特率是可变 的，取决于定时器 1 或 2 的溢出速率。 3、方式 2 和方式 3 串行口工作于方式 2 和方式 3 时，被定义为 9 位的异步通信接口。 格式：发送（通过 TXD）和接收（通过 RXD）一帧信息都是 11 位： 1 位起始位（0） 8 位数据位（低位在先） 位可编程位（即第 9 位数据）和 ， ，1 1 位停止位（1） 。 方式 2 和方式 3 的工作原理相似，唯一的差别是方式 2 的波特率是固定 的。为 fosc/32 或 fosc/64；方式 3 的波特率是可变的，利用定时器 1 或定时 器 2 作波特率发生器。
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3.7 本章小结
本章所介绍的容都是本次毕业设计用到的理论基础知识。分别介绍了 51 单片机的原理、 控制方法与应用技术。 作为本系统设计与实现的理论基础， 这一章主要集中介绍在本课题中利用到的各个基本功能模块的原理和控制方 法，通过学习，我们了解了 51 单片机的性能特点，如功耗超低、运行速度快 和丰富的片外资源等特点， 以与 51 的具体操作方法， 为整个系统的设计与 实现作了充分的理论准备。STC12C5410AD（20）与 STC12C5A60S2 性能
相似，使用方式一样，只是管教数目不同，因此不再赘述。
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第4章
无线收发芯片 CC1100
CC1100 是一种低成本真正单片的 UHF 收发器，为低功耗无线应用而设 计。电路主要设定为在 315、433、868 和 915MHz 的 ISM（工业，科学和医 学）和 SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为 300-348 MHz、 400-464 MHz 和 800-928 MHz 的其他频率。 这个调制解调器支持不 RF 收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。 同的调制格式，其数据传输率可达 500kbps。通过开启集成在调制解调器上 的前向误差校正选项，能使性能得到提升。 作为发送模块时的外围电路与作为接受模块 CC1100 是半双工收发芯片， 时的外围电路是一样的。
4.1 CC1100 主要特性
1、体积小（QLP 4×4mm 封装，20 脚） 。 2、 真正的单片 UHF RF 收发器。 3、频率波段：300-348 MHz、400-464 MHz 和 800-928 MHz。 4、高灵敏度（1.2kbps 下-110dBm，1％数据包误差率） 。 5、可编程控制的数据传输率，可达 500kbps。 6、较低的电流消耗（RX 中 15.6mA，2.4kbps，433MHz） 。 7、可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+10dBm。 8、优秀的接收器选择性和模块化性能。 9、 极少的外部元件： 芯片频率合成器， 不需要外部滤波器或 RF 转换。 10、可编程控制的基带调制解调器。 11、理想的多路操作特性。 12、可控的数据包处理硬件。 13、快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统。 14、可选的带交错的前向误差校正。 15、单独的 64 字节 RX 和 TX 数据 FIFO。
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16、高效的 SPI 接口：所有的寄存器能用一个“突发”转换器控制。
4.2 CC1100 端口概述
1、SCLK；数字输入 ,连续配置接口，时钟输入。 2、SO(GD01)；数字输出， 连续配置接口，数据输出； 当 CSn 为高时 为可选的一般输出脚。 3、GDO2； 数字输出， 一般用途的数字输出脚： (1) 测试信号 (2) FIFO 状态信号 (3).时钟输出，从 XOSC 向下分割 (4).连续输入 TX 数据 4、DVDD；功率（数字）, 数字 I/O 和数字中心电压调节器的 1.8V-3.6V 数字功率供给输出。 5、DCOUPL；功率（数字）, 对退耦的 1.6V-2.0V 数字功率供给输出。 6、GDO0 (ATEST)；数字 I/O ,一般用途的数字输出脚： （1）测试信号 （2） FIFO 状态信号 （3）时钟输出，从 XOSC 向下分割 （4）连续输入 TX 数据 ，也用作原型/产品测试的模拟测试 I/O 7、CSn；数字输入 ，连续配置接口，芯片选择。 8、XOSC_Q1；模拟 I/O，晶体振荡器脚 1，或外部时钟输入。 9、AVDD；功率（模拟） ，1.8V-3.6V 模拟功率供给连接。 10、XOSC_Q2；模拟 I/O ，晶体振荡器脚。 11、AVDD；功率（模拟） 1.8V-3.6V 模拟功率供给连接。 ， 12、RF_P ；RF I/O： （1）接收模式下对 LN