基于单片机的无线通信系统设计

摘要：针对有线网络存在布线麻烦、故障处理难度大、维护烦琐等问题，结合无线通信技术，文章设计了基于单片机的无线通信系统。系统采用AT89S51单片机与无线收发模块pt2262和pt2272实现无线通信控制，能够清晰显示设备运行状态，实现电机旋转的远程控制。通过测试，该系统设计合理，操作简单，运行稳定可靠，具有良好的应用价值。

关键词：AT89S51单片机；无线收发模块；无线通信；远程控制

中图分类号：TP368.1 文献标志码：A

0 引言

随着科学技术的不断发展，无线通信网络在工业及日常生活中迅速得到应用，嵌入式系统的无线通信技术和无线通信网络已经越来越接近人们的日常生活［1-3］。单片机作为核心的无线通信系统，具有低功耗、低价格、体积小的优点，得到广泛应用［4-6］。

在工业领域，工程技术人员已经开始将无线通信技术应用到测量仪器、信息采集仪器等工业仪器设备中，以摆脱有线连接系统的束缚，充分发挥产品的性能，扩大其使用范围［7-8］。近距离无线通信技术因为具备低功耗、微型化、实用性等特点，所以受到了越来越广泛的重视［9-10］。

本文采用AT89S51单片机实现对无线收发模块pt2262和pt2272的控制，从而完成数据的无线传输，采用液晶显示屏（Liquid Crystal Display，LCD）将接收的数据进行显示。文章设计的单片机无线通信系统通信距离不低于20 m，通信不受一般屏蔽物（如金属外壳、手机信号等）的影响，数据传输的误码率不高于1%，具有一定的应用价值。

1 系统硬件设计

无线通信系统的硬件电路主要由4部分组成，分别是载有单片机的主模块部分、电机运行电路部分、无线通信收发模块部分、LCD显示部分。

1.1 单片机选型

本文采用ATMEL公司的AT89S51芯片，它以经典的8031为内核，有一个8位的微处理器，内部RAM为128×8字节，工作电压为3.3～5.0 V，时钟频率为1.2～12.0 MHz；2个16位定时器/计数器；4个8位并行IO口，该芯片具有很强的运算、控制能力，价格低，性价比高。

单片机AT89S51工作电压为5 V，而pt2262和pt2272工作电压为3 V左右，因而要在2个芯片之间加上电压转换电路。根据电阻串联分压原理：

式中，Ui表示单片机输出电压；U0表示分得电压，即pt2262的输入电压。通过调节电位计，使U0=3.3 V，以此达到电平转换作用。

1.2 电机驱动电路

电机驱动电路如图1所示，单片机的P3.0和P3.1管脚控制电机的转向，当P3.0管脚为低电平、P3.1管脚为高电平时，电机正转；当P3.0管脚为高电平、P3.1管脚为低电平时，电机反转；当P3.0管脚和P3.1管脚电平相同时，电机停止。

1.3 无线通信模块

无线通信模块主要是指单片机与无线遥控之间的通信模块，是整个系统中重要的一部分，这部分的硬件电路比较简单，主要设备是pt2262和pt2272。pt2262引脚如图2所示。

pt2272解码芯片中会有好几种不一样的后缀，表示的也是不一样的功能，会有M4/L4/L6/M6之分，其中M表示非锁存输出，L表示锁存输出，数据信息只要成功接收，就能一直得到保持，直到下次数据发生改变时才改变。

2 系统软件设计

按照设计要求，系统可以分为：主程序模块、电机驱动模块、LCD显示模块、按键输入模块以及无线通信模块。

2.1 主程序设计

主程序是一个程序中最重要的部分，主要是对子程序的调用、中断，可将整个程序的各个功能模块串接在一起形成一个完整的程序。首先初始化各个功能模块，包括定义变量、初始化定时器、初始化计数器、开启串口通信、打开中断接收、将电机置于停止状态、LCD显示READY等。然后进入主循环，对相应的子函数进行调用。主程序流程如图3所示。

主循环的作用是连接各个功能模块，该模块首先判断pt2272的VT引脚是否有按键信号输入，即VT引脚是否为高电平，如果有信号输入，pt2272将进行解码数据比较处理，电机根据相应的按键而转动，并且LCD上显示所对应的按键及转向信息，回到主循环，若没有信号返回，则继续运行主循环。

2.2 电机驱动程序设计

电机驱动模块是完成转动功能的一个基本模块，单片机可以通过控制带动电机的正转、反转、停止。电机驱动流程如图4所示。

驱动模块的主体程序使用if语句，程序代码如下：

2.3 按键输入程序设计

按键输入模块主要是由无线遥控器的A、B、D按下输入信号，接入单片机的P0端口，单片机扫描按键信息，如果没有按键按下，电机停止，显示屏显示READY；当A键按下电机正转，会在LCD上显示Right；当B键按下电机反转，会在LCD上显示Lift；当D键按下电机停止转动，会在LCD上显示Stop。该模块的程序代码置于主程序的主模块中，其部分程序代码如下：

3 系统仿真与测试

3.1 软件仿真

编程后利用Keil Vision2进行编译，没有错误后，再将生成的.HEX文件导入Proteus软件进行仿真，将生成的.HEX文件导入设计好的系统电路图，启动运行按钮进行仿真。

3.2 综合测试

仿真成功没有错误后，将.HEX文件下载到单片机中，当A键按下会在LCD上显示Right；当B键按下会在LCD上显示Lift；当D键按下会在LCD上显示Stop。

4 结语

本文设计的单片机无线通信系统能够实现无线遥控，能够清晰显示电机运行状态，有很大的发展空间，具有良好的推广应用价值。

参考文献

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［10］张崇武，李厥瑾.基于无线通信技术的单片机通信系统设计分析［J］.价值工程，2019（23）：241-242.

Design of wireless communication system based on single-chip microcontroller

Abstract： In response to the problems of wiring trouble， difficulty in fault handling and maintenance in wired networks， a wireless communication system based on single-chip microcomputer is designed by combining wireless communication technology. The system uses AT89S51 single-chip microcompbbf5766c1b89b11cbd461a5bd4c65d5e3b3c31a588dbd36aae1313c06d465882uter and wireless transceiver modules pt2262 and pt2272 to achieve wireless communication control， and can clearly display the operating status of the equipment and achieve remote control of motor rotation. Through testing， the system has been designed reasonably， operated simply， operated stably and reliably， and has good application value.

Key words： AT89S51 single-chip microcontroller; wireless transceiver module; wireless communication; remote control