基于單片機無(wú)線(xiàn)電子點(diǎn)菜系統硬件設計及實(shí)現

3.2.4 開(kāi)發(fā)板和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊接口部分
這一部分有兩部分組成：由于nRF2401的工作電壓為1.9V-3.6V，工作電壓超過(guò)3.6V就會(huì )燒壞芯片。而開(kāi)發(fā)板的電源為5V，因此為了使系統工作，必需要有5V電平轉換為3.3V電平的部分。為了實(shí)現這一過(guò)程，選用LM1117-MAX3.3作為核心芯片。LM1117是一個(gè)低壓差電壓調節器系列，其壓差在1.2V輸出，負載電流為800mA時(shí)為1.2V。LM1117提供電流限制和熱保護，電路包含1個(gè)齊納調節的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在±1%以?xún)?。LM1117系列具有LLP、TO-263、SOT-223、TO-220和TO-252 D-PAK封裝；此外為了使兩個(gè)模塊直接相連，將P2口的部分引腳用排針引到一起，排針間距為 100mil,標準 DIP 插針。圖3.4為開(kāi)發(fā)板和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊接口部分，圖3.5為5V電平轉3.3V電平部分。
圖3.4 開(kāi)發(fā)板和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊接口部分
圖3.5 5V電平轉3.3V電平部分

3.2.5 鍵盤(pán)部分
圖3.6 鍵盤(pán)部分

鍵盤(pán)部分用來(lái)實(shí)現人機通信。有四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)構成，分別為S5(P3.3/INT1), S6(P3.4/T0), S7(P3.5/T0), S5(P3.2/INT0),正常情況下均為高電平。當鍵按下后，輸出為低電平。由于四個(gè)鍵盤(pán)的組成一樣，這里只畫(huà)出了S5的電路圖。圖3.6為鍵盤(pán)部分。

3.3 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊

通過(guò)仔細的比較和反復的論證后，決定選用nRF2401芯片作為無(wú)線(xiàn)模塊的核心芯片，它的特點(diǎn)在上一章已經(jīng)詳細論述，這里不在重復。nRF2401芯片的典型應用電路如圖3.7所示。

圖3.7 nRF2401芯片的典型應用電路
從圖11可以看出，只需要很少外圍電路就可以組成無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊。
它與開(kāi)發(fā)板的接口電路為圖3.8
各個(gè)接口的要求如下：
(1) VCC腳接電壓范圍為 1.9V~3.6V之間，不能在這個(gè)區間之外，超過(guò)3.6V將會(huì )燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右。
(2) 除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機IO 口直接相連，無(wú)需電平轉換。當然對 3V 左右的單片機更加適用了。
(3) 硬件上面沒(méi)有SPI的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機IO口模擬SPI不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機IO口就可以了，當然用串口也可以了。
(4)6腳，12腳為接地腳,需要和開(kāi)發(fā)板的邏輯地連接起來(lái)。
圖3.8 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊與開(kāi)發(fā)板的接口電路

3.4 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊和開(kāi)發(fā)板的PCB圖設計

PCB板是一塊絕緣材料，在表面合理安放各種電子元件，并安排連接電子元件引腳間的銅膜導線(xiàn)，在不同的表面間有連接不同表面的銅導孔。
隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，PCB在復雜程度和應用范圍方面都有了長(cháng)足的進(jìn)步，按復雜程度來(lái)分，可以將PCB板分為3類(lèi)：1.單面印刷電路板；2.雙面印刷電路板；3.多層印刷電路板。為了方便布線(xiàn)，本系統所用的開(kāi)發(fā)板和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊均為雙層印刷電路板。
PCB的生成主要由四個(gè)過(guò)程組成：其一是原理圖的生成；其二是根據已經(jīng)生成的原理圖產(chǎn)生對應的網(wǎng)絡(luò )表，網(wǎng)絡(luò )表是PCB圖和原理圖的紐帶；第三步是新建一個(gè)PCB文件，并導入網(wǎng)絡(luò )表；第四步是將合理布局元件，并用導線(xiàn)將元件的引腳連起來(lái)。
3.4.1 開(kāi)發(fā)板的PCB圖
將開(kāi)發(fā)板的原理圖按照以上的步驟生成相應的PCB圖。如圖3.9所示：
在PCB圖設計的所有過(guò)程中，原理圖在上一節已經(jīng)生成。網(wǎng)絡(luò )表的生成也比較簡(jiǎn)單。由于PCB圖上使用元件的封裝來(lái)代表元件，因此原理圖中各個(gè)元件都要明確有自己的封裝方式，而且在繪制PCB圖前必須將用到的封裝所在的封裝庫調入。否則，在調入網(wǎng)絡(luò )表的過(guò)程中將會(huì )出現元件丟失的錯誤。

圖3.9 開(kāi)發(fā)板的PCB圖

開(kāi)發(fā)板上主要用到兩個(gè)封裝庫：Advpcb.ddb和Miscellaneous.ddb.另外由于USB電源接口，電源開(kāi)關(guān)，鍵盤(pán)和四位八段數碼管沒(méi)有對應的封裝，因此需要使用元件庫編輯器建立新元件封裝。圖3.10為鍵盤(pán)封裝，圖3.11為USB封裝，圖3.12為開(kāi)關(guān)封裝，圖3.13為四位八段數碼管封裝。

圖3.10 鍵盤(pán)封裝 圖3.11 USB封裝

圖3.12 開(kāi)關(guān)封裝 圖3.13 四位八段數碼管封裝

各個(gè)元件的封裝的引腳的序號必須和原理圖中引腳的序號保持一致，不然將會(huì )在調如網(wǎng)絡(luò )表過(guò)程中出現管腳丟失的錯誤。
下面再重點(diǎn)分析一下布線(xiàn)的過(guò)程。
布線(xiàn)是完成產(chǎn)品設計的重要步驟，可以說(shuō)前面的準備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線(xiàn)的設計過(guò)程限定最高，技巧最細、工作量最大。本系統的PCB布線(xiàn)為雙面布線(xiàn)，布線(xiàn)的方式有兩種：自動(dòng)布線(xiàn)及交互式布線(xiàn)。但由于自動(dòng)布線(xiàn)效果不好，往往實(shí)際的效果和預計效果有很大的出入，因此全部使用交互式布線(xiàn)。布線(xiàn)過(guò)程中充分考慮到如何降低元件字之間互相的干擾。
首先根據印制線(xiàn)路板電流的大小，盡量加租電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻，它們的關(guān)系是：地線(xiàn)＞電源線(xiàn)＞信號線(xiàn)。同時(shí)使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。線(xiàn)條有講究：有條件做寬的線(xiàn)決不做細；高壓及高頻線(xiàn)應園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。
由于采用雙層設計，因此不可避免地將會(huì )使用到過(guò)孔。過(guò)孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會(huì )埋下隱患。所以，設計中應盡量減少過(guò)線(xiàn)孔。此外，應該合理布置電源濾波/退耦電容：一般在原理圖中僅畫(huà)出若干電源濾波/退耦電容，但未指出它們各自應接于何處。其實(shí)這些電容是為開(kāi)關(guān)器件(門(mén)電路)或其它需要濾波/退耦的部件而設置的，布置這些電容就應盡量靠近這些元部件，離得太遠就沒(méi)有作用了。
3.4.2 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊的PCB圖
由于無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊的核心芯片工作在2.4GHZ，因此在設計PCB圖時(shí)對干擾的控制要格外重視。在PCB設計時(shí)，必須考慮到各種電磁干擾，注意調整電阻、電容和電感的位置，特別要注意電容的位置。
nRF2401的PCB為雙層板，底層一般不放置元件，頂層的空余地方敷上銅，這些敷銅通過(guò)過(guò)孔與底層的地相連。nRF2401的供電電源應通過(guò)電容隔開(kāi)，這樣有利于給nRF2401提供穩定的電源。在PCB中，盡量多打一些通孔，使頂層和底層的地能夠充分接觸。nRF2401模塊的PCB如圖3.14所示。
圖3.14 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊的PCB圖

第四章 硬件驅動(dòng)程序和串行口調試工具
驅動(dòng)程序是硬件電路的靈魂，沒(méi)有驅動(dòng)的硬件電路是沒(méi)有用的。STC89C58RD+是51類(lèi)單片機，可以像開(kāi)發(fā)其他51單片機驅動(dòng)一樣開(kāi)發(fā)它的驅動(dòng)程序。單片機軟件開(kāi)發(fā)平臺選擇比較流行的Keil uVision2，因為現在關(guān)于Keil uVision2軟件的資料很多，這樣上手就會(huì )很快。
串行口調試工具是用來(lái)將PC機上的數據通過(guò)串行口發(fā)送到單片機，和PC機接收從單片機發(fā)送過(guò)來(lái)的數據。選用Visual C++ 6.0來(lái)開(kāi)發(fā)串行口調試工具，Visual C++ 6.0是微軟公司推出的一款優(yōu)秀開(kāi)發(fā)工具，代碼緊湊，運行速度快，而且比較適合低層開(kāi)發(fā)。

4.1 硬件驅動(dòng)程序

整個(gè)數據傳輸系統有兩部分組成：與PC機相連的開(kāi)發(fā)板為主機端，它不能移動(dòng)，接收從機端發(fā)送過(guò)來(lái)的數據，并向從機端發(fā)送指令；可以移動(dòng)的為從機端，它由開(kāi)發(fā)板和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊組成。由于兩端的地位和功能不同，因此對應的驅動(dòng)程序也不同。
使用Keil uVision2開(kāi)發(fā)硬件驅動(dòng)程序，它支持眾多不同公司的MCS51架構的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時(shí)還支持，PLM，匯編和C語(yǔ)言的程序設計，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。因此很多開(kāi)發(fā)51應用的工程師或普通的單片機愛(ài)好者，都對它十分喜歡。51 的編程語(yǔ)言常用的有二種，一種是匯編語(yǔ)言，一種是 C 語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強，復雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而 C 語(yǔ)言在大多數情況下其機器代碼生成效率和匯編語(yǔ)言相當，但可讀性和可移植性卻遠遠超過(guò)匯編語(yǔ)言，而且 C 語(yǔ)言還可以嵌入匯編來(lái)解決高時(shí)效性的代碼編寫(xiě)問(wèn)題。對于開(kāi)發(fā)周期來(lái)說(shuō)，中大型的軟件編寫(xiě)用 C 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)周期通常要小于匯編語(yǔ)言很多。綜合以上C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)時(shí)選擇了C51語(yǔ)言.
4.1.1 主機端硬件驅動(dòng)程序
主機端的硬件驅動(dòng)程序主要有兩種功能：實(shí)現開(kāi)發(fā)板通過(guò)串行口和PC機通信；實(shí)現開(kāi)發(fā)板通過(guò)某些I/O口和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊進(jìn)行通信。
STC89C58RD+單片機的串行口是一個(gè)全雙工通信接口，即能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收，它可以作UART用，也可以作為同步移位寄存器用，其禎格式和波特率可以通過(guò)軟件編程來(lái)設置，在使用上非常方便。
STC89C58RD+單片機串行口的工作方式和波特率由控制寄存器SCON和特殊功能寄存器PCON組成。
串行口控制寄存器SCON：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

特殊功能寄存器PCON：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SMOD

串行口可以通過(guò)軟件設置四種工作方式，各種工作方式的數據格式和波特率均有所不同，這四種工作方式如下：
1. 方式0
當設定SM1、SM0為00時(shí)，串行口工作于方式0，在方式0下，RXD為數據輸入/輸出端，TXD為同步脈沖輸出端，發(fā)送或接收的數據為8位，低位在前，高位在后，方式0的波特率固定震蕩頻率的1 /12,也就是每一機器周期傳送一位數據。方式0可以外接移位寄存器，將串行口擴展為并行口，也可以外接同步輸入/輸出設備。發(fā)送完畢后，硬件自動(dòng)將TI置1。再次發(fā)送數據前，需要軟件將TI位清0。
REN為1時(shí)，單片機允許接收數據。RXD為數據接收端，接受數據保存到SBUF接收緩沖器中。發(fā)送完畢后，硬件自動(dòng)將RI置1。再次接收數據前，需要通過(guò)軟件將RI清0。
2. 方式 1
當設定SM1、SM0為01時(shí)，串行口工作方式1。方式1為波特率可變的8位異步通信方式，由TXD發(fā)送RXD接收，一幀數據為10位，1位起始位（低電平），8位數據位（低位在前）和1位停止位（高電平），波特率取決于定時(shí)器 的T 溢出率（1/溢出周期）和波特率的選擇位SMOD。
3.方式2和方式3
當設定SM0、SM1為10或11時(shí)，串行口工作于方式2或方式3，這兩種方式都是9位異步通信，僅波特率不同，適用于多機通信。在方式2或方式3下，數據由TXD發(fā)送RXD接收，1幀數據為11位，1位起始位（低電平），8位數據位（低位在前），1位可編程位（第9位數據，用作奇偶校驗或地址/數據選擇），1位停止位（高電平）。與方式1相比，多了一位可編程位，發(fā)送時(shí)，第9位數據為T(mén)B8，接收時(shí)，第9位數據送入RB8。
通過(guò)以上單片機串行口各種工作方式的比較，由于使用一個(gè)開(kāi)發(fā)板和PC機進(jìn)行單獨的通信，因此工作方式1比較適合系統的要求。通過(guò)設置合適的波特率和幀格式，來(lái)實(shí)現開(kāi)發(fā)板和PC機之間準確的數據傳遞。
由于PC機和單片機的處理速度的不同，PC機給開(kāi)發(fā)板發(fā)送數據時(shí)，單片機采用中斷的方式進(jìn)行數據接收。通過(guò)軟件設置單片機的傳輸屬性參數為”9600，N，8，1″，來(lái)實(shí)現和PC機端串行口傳輸速率同步。開(kāi)發(fā)板向PC機發(fā)送數據時(shí)，采用查詢(xún)方式，這樣可以節省單片機有限的資源。
開(kāi)發(fā)板還要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊進(jìn)行數據交換，由于系統設計為點(diǎn)對點(diǎn)通信，因此只使用了nRF2401一個(gè)信道。nRF2401的數據傳輸方式為同步傳輸，因此使用普通的I/O口通過(guò)軟件方式模擬SPI方式傳輸。
nRF2401有四種工作模式：收發(fā)模式，配置模式，空閑模式和關(guān)機模式[16][17]。工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表4.1。

表4.1 nRF2401的各種工作模式的設置方式
工作模式 PWR_UP CE CS
收發(fā)模式 1 1 0
配置模式 1 0 1
空閑模式 1 0 0
關(guān)機模式 0 * *

前文已經(jīng)講過(guò)有關(guān)nRF2401的收發(fā)方式，這里重點(diǎn)討論一下它的配置方式。nRF2401的所有配置工作都是通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節的配置字。
ShockBurst TM的配置字可以分為以下四個(gè)部分：
（1） 數據寬度：聲明射頻數據包中數據占用的位數。這使得nRF2401能夠區分接收數據包中的數據和CRC校驗碼；
（2） 地址寬度：聲明射頻數據包中地址占用的位數。這使得nRF2401能夠區分地址和數據；
（3） 地址：接收數據的地址，有通道1的地址和通道2的地址；
（4） CRC：使nRF2401能夠生成CRC校驗碼和解碼。
nRF2401的配置字如表4.2所示：
在配置模式下要保持PWR_UP引腳為高電平，CE引腳為低電平，配置字從最高位開(kāi)始，依次寫(xiě)入nRF2401。在CS引腳的下降沿，新送入的配置字開(kāi)始工作。
表4.2 nRF2401的配置字
位 位數 名字 功能
Shockb
Brst T
M 配置 143：120 24 TEST 保留
119：112 8 DATA2_W 接收頻道2有效數據長(cháng)度
111：104 8 DATA1_W 接收頻道1有效數據長(cháng)度
103：64 40 ADDR2 接收頻道2的地址，最高為5字節
63：24 40 ADDR1 接收頻道1的地址，最高為5字節
23：18 6 ADDR_W 接受頻道地址位數
17 1 CRC_L 8位或16位CRC校驗
16 1 CRC_EN 使能CRC校驗
常用器件配置 15 1 RX2_EN 使能第二頻道
14 1 CM 通信方式設置
13 1 RFDR_SB 發(fā)射數據速率
12：10 3 XO_F 晶震頻率
9：8 2 RF_PWR 發(fā)射輸出電源
7：1 7 RF_CH# 頻道設置
0 1 RX_EN 接收或發(fā)送操作
開(kāi)發(fā)板通過(guò)串行口和PC機交換數據的流程圖如下：
圖4.1 開(kāi)發(fā)板和PC機通過(guò)串行口交換數據的流程圖
開(kāi)發(fā)板通過(guò)IO口和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊進(jìn)行數據交換的流程圖為圖4.2。

圖4.2開(kāi)發(fā)板通過(guò)IO口和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊進(jìn)行數據交換的流程圖

4.1.2 移動(dòng)端驅動(dòng)程序
移動(dòng)端的開(kāi)發(fā)板的結構和PC機端的開(kāi)發(fā)板的結構完全相同，但由于它不需要和PC機通信，只需要和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊進(jìn)行通信。因此相對另一端的驅動(dòng)簡(jiǎn)單一些。具體編程規則在上一節已經(jīng)詳細敘述，這里不再多說(shuō)，具體的程序是PC機端程序的一部分。

4.2 串行口調試工具

串行口調試工具是用微軟公司的visual c++6.0[20][21]開(kāi)發(fā)的。幾乎所有世界級的軟件，從業(yè)界領(lǐng)先的Web瀏覽器到面向任務(wù)的企業(yè)應用，都是使用Microsoft Visual C++開(kāi)發(fā)系統來(lái)開(kāi)發(fā)的。要用C++來(lái)開(kāi)發(fā)Windows和Web上的高性能應用程序，Visual C++是效率最高的首選工具。Visual C++ 6.0在不犧牲靈活性、性能和控制力度的同時(shí)，給C++帶來(lái)了更高水平的生產(chǎn)效率。它具有可視化的界面，封裝了大量的類(lèi)，使界面制作變的很簡(jiǎn)單，使用它可以方便快捷地開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的應用程序。visual c++6.0專(zhuān)門(mén)為串行口通信提供了Mscomm[20][21]控件，使用該控件程序員不必花時(shí)間去了解比較復雜的API函數，通過(guò)簡(jiǎn)單修改控件的屬性和使用控件提供的方法就可以實(shí)現對串口的配置，完成串口發(fā)送和接收數據。
4.2.1串行通信的基本原理
串行端口的本質(zhì)功能是作為CPU和串行設備間的編碼轉換器。當數據從CPU經(jīng)過(guò)串行端口發(fā)送出去時(shí)，字節數據轉換為串行的位。在接收數據時(shí)，串行的位被轉換為字節數據。 在Windows環(huán)境下，串口是系統資源的一部分。 應用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須在使用之前向操作系統提出資源申請要求（打開(kāi)串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。32位下串口通信程序可以用兩種方法實(shí)現：利用ActiveX控件；使用API通信函數。在本次課程設計中，所用到的是MFC的MSComm控件，下面先將這個(gè)關(guān)鍵的控件做一下簡(jiǎn)單的介紹。
Microsoft Communications Control（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MSComm）是Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，為應用程序提供串行通信功能，它為應用程序提供了通過(guò)串行接口收發(fā)數據的簡(jiǎn)便方法。MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便，其實(shí)際上是調用了API函數，但我們不必再了解復雜的API函數就可控制串行通信。通信的過(guò)程，實(shí)際上是對屬性的操作和對控件事件的響應。
在Windows操作系統中，串行通信采用”事件通知”方式，支持數據按塊傳送。進(jìn)行通信時(shí)，Windows開(kāi)辟一個(gè)用戶(hù)定義的輸入輸出緩沖區，每接收一個(gè)字符就產(chǎn)生一個(gè)低級硬件中斷，串行驅動(dòng)程序立即取得控制權，并將字符放入輸入數據緩沖區，然后將控制權返還正在運行的應用程序。如果輸入數據緩沖區滿(mǎn)了，驅動(dòng)程序用當前定義的流控制機制通知發(fā)送方停止發(fā)送數據。發(fā)送數據也采用類(lèi)似的處理方式，應用程序將需要發(fā)送的數據放入輸出數據緩沖區，串口每發(fā)送一個(gè)字符就產(chǎn)生一個(gè)低級硬件中斷。
Visual C++ 6.0通信控件Mscomm提供了功能完善的串口數據的發(fā)送和接收功能，Mscomm 控件具有兩種處理方式：一是事件驅動(dòng)(Event－driven)方法，一是查詢(xún)法。
1）事件驅動(dòng)方式。當通信事件發(fā)生時(shí)，MSCOMM控件會(huì )觸發(fā)OnComm事件，調用者可以捕獲該事件，通過(guò)檢查其CommEvent屬性便可確認發(fā)生的是哪種事件或錯誤，從而進(jìn)行相應的處理。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是響應及時(shí)、可靠性高。
2）查詢(xún)方式。在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)查詢(xún)事件和錯誤。如果應用程序較小，這種方法可能更可取。例如，如果寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的電話(huà)撥號程序，則沒(méi)有必要每接收1個(gè)字符都產(chǎn)生事件，因為惟一等待接收的字符是調制解調器的”確定”響應。
在使用MSCOMM控件時(shí)，1個(gè)MSCOMM控件只能同時(shí)對應1個(gè)串口。如果應用程序需要訪(fǎng)問(wèn)和控件多個(gè)串口，那么必須使用多個(gè)MSCOMM控件。
在VC++中，MSCOMM控件只對應著(zhù)1個(gè)C++類(lèi)–CMSComm。由于MSCOMM控件本身沒(méi)有提供方法，所以CMSComm類(lèi)除了Create（）成員函數外，其他的函數都是Get/Set函數對，用來(lái)獲取或設置控件的屬性。MSCOMM控件也只有1個(gè)OnComm事件，用來(lái)向調用者通知有通信事件發(fā)生。
MSCOMM控件有許多很重要的屬性，限于篇幅只給出幾個(gè)較為重要和常用的屬性。

表4.3 MSCOMM控件的重要屬性
屬 性 說(shuō) 明
CommPort 通信端口號
Settings 以字符串形式表示的波特率、奇偶校驗、數據位
PortOpen 通信端口的狀態(tài)，打開(kāi)或是關(guān)閉
Input 接收數據
Output 發(fā)送數據
InputMode 接收數據的類(lèi)型：0為文本；1為二進(jìn)制

表4.4 程序中用到的所有控件，以及它們的ID
控件 ID 標題
按鈕 ID_SEND 發(fā)送
按鈕 ID_CLEAR 清空
編輯框 IDC_EDIT_SEND
編輯框 IDC_EDIT_RCV
靜態(tài)文本 IDC_STATIC 接收緩沖區
靜態(tài)文本 IDC_STATIC 發(fā)送緩沖區
組框 IDC_STATIC 端口選擇
單選按鈕 IDC_1 端口1
單選按鈕 IDC_2 端口2
mscomm IDC_MSCOMM

表4.5 用到的變量和變量的類(lèi)型
Control IDS Type Member
IDC_EDIT_SEND CString m_str_send
IDC_EDIT_RCV CString m_str_recv
IDC_MSCOMM CMSComm m_mscomm

Object IDS Messages Function
ID_SEND BN_CLICKED OnSend
ID_CLEAR BN_CLICKED OnClr
IDC_1 BN_CLICKED On_Com1
IDC_2 BN_CLICKED On_Com2
IDC_MSComm OnComm OnComm

4.2.2程序設計原理
第一步：初始化串行口。調用SetCommPort（）函數，選擇使用的端口好，然后設置波特率發(fā)送接收的處理方式，以及數據的傳輸方式，最后將串口打開(kāi)。
第二步：發(fā)送數據。將要發(fā)送的字符串變成特定的類(lèi)型后，調用函數SetOutput（），將數據發(fā)送到發(fā)送緩沖區
第三步：接受數據。將接收緩沖區中的數據通過(guò)GetInput()函數讀出，并將它轉換為Cstring類(lèi)型，顯示在界面上。
程序的各個(gè)主要部分和一些流程圖：
（1）登陸界面后，程序首先將接收緩沖區和發(fā)送緩沖區清空
程序如下：
m_str_send=” “;
m_str_recv=” “;
UpdateData(FALSE);
（2）然后進(jìn)行串行口的初始化，也即是設置MSComm控件的各種屬性。首先要進(jìn)行端口的選擇，由于所用到的計算機只有兩個(gè)串行口，因此本程序只給了兩個(gè)選擇，具體的程序代碼如下：
void CMyDlg::On_Com1()
{
if(m_mscomm.GetPortOpen())
m_mscomm.SetPortOpen(FALSE);
m_mscomm.SetCommPort(1);
m_mscomm.SetSettings(”9600,n,8,1″);
m_mscomm.SetRThreshold(1);
m_mscomm.SetSThreshold(0);
m_mscomm.SetInputLen(0);
m_mscomm.SetInputMode(1);
m_mscomm.SetPortOpen(TRUE);
}
void CMyDlg::On_Com2()
{
if(m_mscomm.GetPortOpen())
m_mscomm.SetPortOpen(FALSE);
m_mscomm.SetCommPort(2);
m_mscomm.SetSettings(”9600,n,8,1″);
m_mscomm.SetRThreshold(1);
m_mscomm.SetSThreshold(0);
m_mscomm.SetInputLen(0);
m_mscomm.SetInputMode(1);
m_mscomm.SetPortOpen(TRUE);
}
1)CommPort:分別選1和2。
2) Setting設置或返回串行端口的波特率：9600、無(wú)奇偶校驗位、數據位數為8、1位停止位。
3) InBufferSize:設置接收緩沖區為1024字節。
4) RThreshold:設置當接收緩沖區內字節個(gè)數為1時(shí)，觸發(fā)MSCOMM的OnComm事件,然后由計算機將接收緩沖的數據讀出，并將接收緩沖區清空。
5) InputLen:值為0，設置INPUT讀取整個(gè)緩沖區的內容。
6) OutBufferSize:設置發(fā)送緩沖區為512字節。
（3）發(fā)送數據的源程序代碼
void CMyDlg::OnSend()
{
if(!m_mscomm.GetPortOpen())
m_mscomm.SetPortOpen(TRUE);
UpdateData(TRUE);
m_mscomm.SetOutput(COleVariant(m_str_send)); //發(fā)送數據
}
將文本框內的字符串送到變量m_str_send中，然后將字符轉化為ColeVariant類(lèi)型的數據，再通過(guò)SetOutput函數將數據發(fā)送到發(fā)送緩沖區中。
（4）接收數據的源程序代碼
void CMyDlg::OnComm()
{
VARIANT variant_tmp;
COleSafeArray safearray_tmp;
LONG len,i;
BYTE buf[2048];
CString str_tmp;
if(m_mscomm.GetCommEvent()==2)
{
variant_tmp=m_mscomm.GetInput();
safearray_tmp=variant_tmp;
len=safearray_tmp.GetOneDimSize();
for(i=0;ilen;i++)
safearray_tmp.GetElement(i,buf+i);
for(i=0;ilen;i++)
{
BYTE ch=*(char*)(buf+i);
str_tmp.Format(”%c”,ch);
m_str_recv+=str_tmp;
}
}
UpdateData(FALSE);
}
當m_mscomm.GetCommEvent()==2時(shí)候，數據到來(lái)，觸發(fā)OnComm事件，調用該函數。首先通過(guò)m_mscomm.GetInput()將接收緩沖區內的數據讀到變量variant_tmp中，再將variant_tmp賦予safearray_tmp來(lái)實(shí)現數據類(lèi)型轉化為ColeSafeArray。通過(guò)safearray_tmp.GetOneDimSize()求出接收到的字符的總長(cháng)度，再將每個(gè)ColeSafeArray變量轉化為Byte類(lèi)型的變量，最后轉化為字符類(lèi)型，并將它顯示在文本框內。
void CMyDlg::OnComm() 的流程圖：

圖4.3 void CMyDlg::OnComm() 的流程圖

（5）清空功能函數源代碼
void CMyDlg::OnClr()
{
m_str_send=” “;
m_str_recv=” “;
UpdateData(FALSE);
}
總的程序流程圖如圖4.4所示
圖4.5是PC機通過(guò)端口1向單片機發(fā)送數據時(shí)候的圖型界面。進(jìn)入界面后，首先要進(jìn)行根據連接的串行口選擇要初始化的端口，然后使用鍵盤(pán)在發(fā)送緩沖區內輸入一系列的字符。等單片機開(kāi)發(fā)板上電后，單擊發(fā)送按鍵將數據發(fā)送出去。
圖4.6是PC機通過(guò)串口接收單片機發(fā)送過(guò)來(lái)的數據時(shí)候的圖形界面。在緩沖區接收的數據為二進(jìn)制形式，程序內已經(jīng)將這些二進(jìn)制轉化為字符串在界面上顯示。
圖4.7是串行口調試工具初始運行時(shí)候的圖形界面。
事件驅動(dòng)方式時(shí)，由計算機直接管理，字節之間不可控，而且單片機串行口和PC機串行口速率差別較大，接收程序一定要精心合理的設計，才能使傳輸穩定可靠,否則很容易出現意想不到的問(wèn)題。在調試過(guò)程中，如果不小心將串行口調試工具的波特率和開(kāi)發(fā)板串行口的波特率設置為不同，就會(huì )出現錯誤。程序中已經(jīng)將串行口的波特率設置為9600bps，這樣可以避免錯誤。
圖4.5通過(guò)端口1進(jìn)行發(fā)送時(shí)候的圖型界面

圖4.6 通過(guò)串口接收時(shí)候的圖形界面
圖4.7 串行口調試工具的運行界面
第五章 總結與展望
5.1 全文總結

通過(guò)這次畢業(yè)設計，我學(xué)到了不少課本上沒(méi)有的知識，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，將以前學(xué)過(guò)的零散的知識串到一起。
首先在畢業(yè)設計剛開(kāi)始的調研階段，我學(xué)會(huì )了怎么通過(guò)各種方式查詢(xún)相關(guān)的資料。通過(guò)對這些資料的學(xué)習，我大致了解了無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展現狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢，認識到目前無(wú)線(xiàn)通信方面的各種各樣的協(xié)議，以及它們之間的競爭。了解了無(wú)線(xiàn)通信方面的先進(jìn)技術(shù)，這些都為我未來(lái)的學(xué)習指明了方向。
我畢業(yè)設計主要涉及硬件和軟件兩個(gè)方面的內容，通過(guò)這些我的硬件和軟件開(kāi)發(fā)能力都獲得了提高。首先在硬件方面，基本了解了電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程和所要做的工作?；菊莆樟薖rotel 99 SE設計原理圖和簡(jiǎn)單的PCB圖的方法，并設計了一個(gè)單片機最小系統。通過(guò)開(kāi)發(fā)板的設計和硬件搭建的過(guò)程，使我對51系列單片機的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機常用的外圍電路的引腳和連接方法，如LED數碼管，鍵盤(pán)等。
在軟件方面，通過(guò)串行口調試工具的開(kāi)發(fā)，我基本掌握了Visual C++ 6.0的使用方法，加深了對類(lèi)封裝的理解。通過(guò)開(kāi)發(fā)板驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，使我熟練掌握了Keil uVision2，熟悉了51系列單片機內部的寄存器和編程規則，以及如何控制外圍電路。
當然，由于單片機功能的局限性，當面對很復雜的系統時(shí)像無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統，單片機就不太合適。這是因為單片機的引腳過(guò)少，能夠使用操作系統過(guò)于簡(jiǎn)單，不能進(jìn)行復雜的工作調度，也不能驅動(dòng)復雜的外圍電路，因此使用單片機完全實(shí)現點(diǎn)菜系統的要求比較困難。
近幾年來(lái)，處理器已經(jīng)發(fā)展到32位機，尤其是以ARM(Advanced RISC Machines)為內核的32位處理器受到越來(lái)越多嵌入式開(kāi)發(fā)人員的青睞。ARM處理器支持復雜的嵌入式操作系統，例如Win CE,UClinux等?？梢赃M(jìn)行復雜的功能調度，而且能夠驅動(dòng)比較復雜的外圍電路例如觸摸屏等。這樣使用ARM處理器和嵌入式操作系統，配合嵌入式移動(dòng)數據庫技術(shù)，更能完成點(diǎn)菜系統的要求。所以，畢業(yè)設計也給我將來(lái)的學(xué)習指明了一個(gè)方向。
單就本論文而言，主要完成了以下工作：
1.在ZigBee協(xié)議的基礎上，以51系列單片機為處理器，配合一定的外圍電路構建了硬件開(kāi)發(fā)平臺。
2.用C51語(yǔ)言為硬件部分編寫(xiě)驅動(dòng)程序，并用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)了串口調試工具。

5.2 研究展望

目前，無(wú)線(xiàn)通信的各種技術(shù)呈現百花齊放的局面。但是隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，人民需求的提高，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)依然有很大的發(fā)展空間。在以下方面仍然有很長(cháng)的路要走。
1隨著(zhù)IP（Internet Protocol，網(wǎng)際協(xié)議）技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)和IP網(wǎng)有融合的趨勢。尤其是多媒體信息需求的增加，多媒體信息對實(shí)時(shí)性要求不高的特點(diǎn)，使得利用無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)傳輸多媒體信息成為一大熱門(mén)。
2隨著(zhù)人民生活水平的提高，生活方式的轉變，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)必然向移動(dòng)化和便攜化方向發(fā)展。
3由于無(wú)線(xiàn)頻譜資源有限和無(wú)線(xiàn)通信傳輸信道的特殊性，使得如何提高頻譜資源的利用率以及提高抗干擾能力成為未來(lái)很熱門(mén)的研究方向。
4 現代微電子技術(shù)發(fā)展迅猛，摩爾定理仍然有效，集成電路技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到SOC，32位的ARM處理器已經(jīng)得到了廣泛的應用。因此在未來(lái)越來(lái)越復雜的嵌入式系統開(kāi)發(fā)中，32位處理器和嵌入式操作系統將得到更廣泛的應用。