nRF2401无线收发系统设计-毕业设计

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1、nRF2401无线收发系统设计一实验目的培养基本实验能力和工程实践能力，通过实验锻炼基本实验技能，使同学们掌握单片机的基本工作原理和单片机系统应用设计的技能，掌握单片机的简单编程方法以及调试方法，并能应用于电子系统设计中，提高同学们对综合电子系统的设计能力，加深对无线通信系统理论知识的理解，增强工程实践能力，培养创新意识，提高分析问题和解决问题的能力。二实验基本要求（1）正确使用电子仪器；（2）根据项目设计要求能够进行单片机系统硬件电路设计和软件编程；（3）学会查阅接口电路手册和相关技术资料；（4）具有初步的单片机电路硬件和软件分析、寻找和排除常见故障的能力；（5

2、）正确地记录实验数据和写实验报告。三实验器材万能板、单片机、nRF2401无线收发模块、液晶屏、晶振、按键、发光二级管、开关、电容、电阻、5V电源适配器、导线、万用表、电烙铁、焊锡。四GFSK调制解调原理4.1调制频移键控方式，幅度恒定不变的载波信号频率随着调制信号的信息状态而切换，通常采用的是二进制频移键控，即载波信号频率随着数据信息码的“0”、“1”变化进行切换。根据频率变化影响发射波形的方式，FSK信号在相邻的比特之间，呈现连续的相位或不连续的相位。一种常见的二进制FSK信号产生方法是根据数据比特码是“0”还是“1”，在两个振荡频率分别为和的振荡器间切换，这

3、种FSK信号的表达式为：（二进制1）（二进制0）和分别代表载波信号频率和恒定频率偏移，而和分别表示单比特能量和比特周期。这种方法产生的波形在比特码“0”，“1”切换时刻是不连续的，这种不连续的相位会造成诸如频谱扩展和传输差错等问题，信号的功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落，在无线系统中一般不采用这种FSK信号，而是使用信号波形对单一载波振荡器进行调制，这样FSK信号可以表示如下：上式中，是频率调制系数，定义为，为比特率，尽管调制波形在“0”和“1”比特间转换时不连续，但是相位函数是与的积分成比例，所以是连续的，大部分信号能量集中在以载波频率为中心的主瓣范围，

4、功率谱密度函数按照频率偏移的负四次幂衰减。为了进一步减小信号的频谱旁瓣，可以在前加入一级高斯滤波器，高斯滤波器的传递函数为：，其中：通过高斯滤波，平缓了输入信号的相位变化，大大压缩了信号频谱的旁瓣。图1典型的GFSK调制输入信号是随机二进制信号形成的双极性方波，方波经高斯滤波器后是：式中﹡号表示线性卷积运算，矩形脉冲定义为：通过数学推导，得到的表达式可表示为：式中Q定义为：连续相位通过频率调制产生为：式中h是调制指数；是对离散时间采样。4.2解调尽管高斯滤波器减小了发送GFSK信号对带宽的需求，但是以接收端得到符号间干扰为代价的。GFSK是频率调制信号，所以采用鉴

5、相和鉴频的方法来解调。令：是引入码间干扰的，基带同相和正交成分分别表示为：基带信号的相位可以通过：计算。在输出端可以通过：获得数字信号。图2典型的GFSK解调五主要器件介绍5.151单片机引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照——单片机引脚图：P0.0~P0.7P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。P1.0~P1.7P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。P2.0~P2.7P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。P3.0~P3.7P3口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。P0口有三个功能：1、外部扩

6、展存储器时，当作数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用，其内部有上拉电阻。P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引

7、脚的形式提供的。即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）ALE/PROG地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。关于锁存器的内容，我们稍后也会介绍。在8051单片机内部有一个

8、4KB或8