浅谈单片机通信系统中无线通信技术的应用

薄立康，张海彦，段伟洋

（1.邢台职业技术学院，邢台 054000；2.石家庄信息工程职业学院，石家庄 050000）

单片机作为一种最为常用的自动化硬件广泛的应用于各行各业，传统的单片机通信系统主要采用有线传输，如利用串口通信、并口通信、以太网通信、CAN 总线通信等等，采用有线通信的方式布线较为复杂，特别是在结构复杂，空间狭小的自动化系统中，有线通信会受到较大的制约，所以，在这种场合下可以利用无线通信技术，使自动化系统布置更加灵活多样，很大程度上提升了单片机系统的灵活性和适用范围。

1 单片机通信系统简述

单片机通信系统的工作由集成电路芯片实现。其工作原理是在大型集成电路的中心设置中央数据处理器，再结合驱动模拟电路转换器和RAM，对传输的数据进行有效的处理和转换，并利用通信芯片与外围设备进行数据的交换和传输。当前，单片机系统支持的通信协议多种多样，比如常用的有线通信包括RS485串口通信、以太网口通信、Perfibus 通信等总线协议；无线通信一般支持WLAN 通信，蓝牙通信，Zigbee 通信等，丰富的通信技术很大程度上提升了单片机的使用功能和适用性，使得单片机在物联网时代环境下能够得到更好的发展前景和应用。

2 无线通信技术简述

无线通信技术是指利用电磁波信号，使信息不受地理、空间等因素的影响而实现传输。该技术的原理是利用电磁波较强的穿透和衍射能力，在一定范围能够不受障碍物的遮挡和限制进行数据传输，当前，主要的无线通信技术可以分为卫星通信信号传输和微波通信信号传输两种类型。微波的传输距离不远，但频带较宽，通信容量大，在单片机系统中，比较常用微波通信技术主要有蓝牙通信，无线以太网通信和Zigbee 通信等。在卫星通信中，作为信号接收的中转站，通信卫星能够实现两个或多个地球移动物体之间实现联系，单片机中主要应用卫星通信中的GPS 全球定位系统，实现对自动化设备位置的标定。

3 单片机通信系统中无线通信技术的有效应用

3.1 Zigbee 通信技术

随着我国物联网快速发展，单片机中ZigBee 技术逐渐被越来越多国内用户所广泛使用。ZigBee 是ZigBee 联盟制定的无线自组网技术标准，具有开放、自由、海量的地址空间、与互联网无缝集成的优点，越来越受到人们的关注。近年来，ZigBee 技术在许多智能传感器中得到了广泛应用。例如，在北京地铁9号线隧道施工中，ZigBee 被用于考勤定位系统，ZigBee 替代了过去的RFID 考勤系统，实现了无漏读、准确的方向判断、准确的定位轨迹和查询，极大的提升了地铁隧道施工的安全性。在一些高端老年公寓中，在ZigBee 网络无线定位技术得到有效应用，老年人随身携带报警器，这样在发生危险时，可以及时按下帮助按钮，解决了老人在户外活动中的安全监控和快速救援问题。

3.2 WLAN 技术

智能化的时代促使智能化的设备正在逐步代替人为的操作，智能离不开便捷的无线控制技术，近年来随着移动互联网技术的爆发式发展，无线控制单片机系统与智能手机开始逐渐融合，WLAN 技术正是一种借助移动互联网技术发展起来的无线通信技术，并已经全面占据了智能手机领域，所以，在单片机通信系统中，WLAN 通信技术的应用前景非常广阔，可以很好的实现利用手机软件对单片机硬件设备的无线控制，充分迎合了未来物联网的发展趋势。

3.3 蓝牙通信技术

蓝牙通信是一种短程无线通信技术。它的最初目标是取代现有数字设备上的电缆连接，如掌上电脑、手机等。蓝牙技术的特点在于通信模块体积小、能耗低，特别适合不需要远距离、高速度传输的单片机系统设备中。蓝牙通信传输距离通常小于10米，利用蓝牙技术可以实现以短程无线链路代替通信电缆，既避免了接线的麻烦，又方便人们对设备进行无线控制，有非常广阔的应用空间。蓝牙技术从诞生之初就进入了一个高速的发展阶段，广泛应用于无线通信、消费电子、汽车电子和工业控制等领域。蓝牙接收集成电路由射频、基带和链路管理组成。在单片机的终端中，有四个终端，两个端口与电源相连，通信端口中的RxD 与单片机中的TxD 相连，通信端口中的TxD 与单片机中的RxD 相连，即读写终端应交叉连接。在单片机端，应编写程序对蓝牙集成电路进行控制，以实现单片机与蓝牙集成电路之间的通信。由于蓝牙可以无线通信，所以它经常用于移动终端的控制。例如，智能家居中的移动终端应用软件可以通过蓝牙功能连接到智能家居控制单片机上，实现了手机的蓝牙和智能家居单片机蓝牙芯片之间的通信，从而实现对智能家居的无线控制。

4 结束语

总体而言，在现今物联网快速发展的时代背景下，智能化控制设备正在快速的发展进步，单片机系统以其成本低廉、性能良好、可靠性高、方便灵活的特点在智能控制设备中具有较强的竞争优势，特别是结合了无线通信技术后，可以更大的提高单片机的功能性、便捷性和适用性，可以更广泛的应用于各种智能化、网络化设备中。在未来，如智能汽车、智能家居、网络传感器等各个工业领域中都将广泛的应用基于无线通信技术的单片机系统，势必为未来各个行业的发展增添助力。