单片机无线通信论文

摘要：设计了一种基于51单片机和WiFi无线通信的红外智能密码锁。密码锁由红外解码锁具、液晶密码钥匙和用于设置参数的手机端应用软件组成。通过手机无线设定密码到锁具端和钥匙，钥匙将密码显示为点阵图形，锁具端识别图形并判断，一致则开锁。下面小编整理了一些《单片机无线通信论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

单片机无线通信论文 篇1：

PC机与单片机的无线通信

摘 要：本文重点介绍了PC机与单片机的无线通信系统。该系统通过无线收发模块RF418实现PC机与单片机之间的数据异步串行无线传输，可用于小区无线抄表、GPS及柱上断路器远程控制等。本文从工程实际的角度，设计了硬件电路及相应的上下位机程序。

关键词：单片机 无线通信 RF418 PC机

近年来，随着单片机及微机技术的不断发展，特别是网络技术的广泛应用，采用PC机与多台单片机构成的测控系统越来越多。但在一些场合，如与移动的测控对象进行通信、较远距离通信不适合布线的地方等，则不适合采用有线通信。随着无线技术的不断完善和发展，无线通讯技术逐渐应用于PC机与单片机之间。在本文中的无线通讯主要采用无线收发模块RF418，通过一定频率的电磁波实现PC机与单片机之间的无线通信，由此可以方便地进行数据处理和远程控制。该无线通信系统可实现的通信距离为6～15公里，完全克服了红外无线传输的直线性、静止性、受环境因素影响等缺点。

一、无线通信系统的构成及工作原理

（一）无线通信系统的构成

1.PC机

PC机在该无线通信系统中作为DTE（数据终端设备），主要用于接收由下位机部分采集到了数据，并对数据进行计算、处理、动态显示等。同时可以把一些数据、命令字等数据传给下位机部分，用于与下位机部分的双向信息沟通或对下位机部分控制等。

2.无线收发模块RF418

该模块作为DCE（数据通信设备），在该无线通信系统中有着重要的作用，主要用于两个或多个数据终端设备之间数据传输。通过该模块可以把数据的电平信号转换成无线电信号，以一定频率电磁波的方式传送出去。同时也可以接收电磁波中的无线电信号，并把其转化成数据的电平信号传输到数据终端设备。

3.RS-232C总线标准接口板

由于计算机内部的数据信号是TTL电平标准，而通信线上的数据信号却是RS-232C电平标准，该接口板主要用于较远距离通信的DCE与DTE之间的TTL电平和RS-232电平的相互转换。

4.单片机系统

单片机通过一定的方式与控制元件相连，起到了数据采集、处理和发出控制指令的作用。对于点对多点的多机通信则需采用多个单片机。单片机要采集处理数据，需要软件支持，要控制下位机模块RF418也要软件来支持。因此，要用程序存储器来存储单片机要执行的程序。无论单片机采集到的数据，还是上位机传给单片机的数据，都需要存储起来，然后才能进行处理或传输，而大容量的数据存储器起到了数据存储仓库的作用。同时单片机系统还需要电源模块，外围控制输出继电器等。

5.无线收发模块RF418

该模块与上位机部分的模块完全相同，在作用上也是一致的。在数据传输过程中，两个模块的频率必须保持一致，并且每个模块的发送与接收不能同时进行，而两个模块的发送与接收必须协调一致。对于点对点通信只需要一个RF418模块，而对于点对多点的无线通信则需要多个RF418模块，并且每个模块有不同的地址。

（二）无线通信系统的工作原理概述

单片机向PC机发送数据：单片机将采集到的数据经转存处理后，把其传出，送入模块B的缓冲区，模块B检测到TX空闲时间超过5毫秒后把要发送的数据以打包方式或自动跳频抗干扰模式发送出去，从而模块A接收到模块B发出的数据，测试RTS是否有效，当RTS有效时，模块A则接收字节，并发送到PC机。

PC机向单片机发送数据：首先，PC机把要发送的数据（包括命令字等）经过RS232接口板的电平转换，把其送入模块A，当模块A检测到TX空闲超过5毫秒则将以无线电波的形式发射出去，当模块B检测到RTS有效时则接收数据，并把其送入单片机，存在下位机部分的RAM中。单片机对接收到的数据进行判断与识别，并根据预先设好的情况进行动作。

二、硬件设计

（一）下位机部分电路设计

单片机的P2口为外扩RAM和ROM提供高8位地址，P0口分时提供低8位地址和8位双向数据总线。片外RAM的片选信号由单片机的P2.7控制。其读和写由8031的RD（P3.7）和 WR（P3.6）信号控制，而片外ROM的输出允许端OE由读选通 PSEN信号控制。并且使其片选端CE接地，处于常选通状态。

外RAM和外ROM由于控制信号及使用的数据传送指令不同，故不会发生总线冲突。扩展后的电路原理简图如图2-1所示。从原理图中可以看出，外RAM的存储空间地址为0000H～7FFFH，外ROM的存储空间地址为0000H～1FFFH。

根据RF418的使用参考手册，RF418的8个引脚中，引脚3为3.3V引脚，使其空着不用，对于引脚4为电源开关，在接电源或空开时，电源则为打开，而接地则为关断电源。在这里，为了简便，空开引脚4从而打开电源。RF418的RX和TX引脚要与8031的RXD与TXD引脚对应相接，从而可以使RF418与8031之间自由的传送数据。至于RF418的RTS和CTS引脚分别由8031的P1.0和P1.1口控制，并且只有在它们为低电平时有效。电路原理简图如图2-1所示。

图2-1单片机外部存储器扩展及与RF418电路原理简图

（二）上位机部分电路设计

PC机内部为TTL电平，而传输线上为RS232电平。为了使TTL电平与RS232电平能互相转化，须使用RS232接口板（9针）把PC机与RF418模块连接起来。其原理简图如图2-2所示。

三、软件设计

（一）PC机程序设计方法

PC机程序采用VB中的Mscomm控件来实现。本设计为点对多点（一PC机对多单片机）、双向（PC机可以向某一单片机发送数据，又可以从某一单片机那里接收数据）通信。采用PC机主动向所有单片机发出握手信号，然后所有的单片机对接收到的握手信号进行判断处理的方式。在PC机发出的握手信号中包括五个字节，第一个字节和第二个字节为握手信号的起始符（分别为FEH、EFH），第三个字节为想要与之通信的从机地址（00H～0FFH，可达255台从机），而第四个字节为从机接收或发送数据的命令字（00H表示从机接收数据，01H表示从机发送数据），第五个字节则为握手信号的结束符（FFH）。所有单片机接收完握手信号，并判断握手信号中的第三个字节是否与自己的地址相符，如相符则清SM2位，并且把PC机发过来的握手信号原样发回去，以通知PC机握手成功。然后则开始判断PC机发给的命令字，如果是从机接收数据的命令，则单片机就转到从机接收子程序；如果是从机发送数据的命令，则单片机就转到从机发送子程序。相应的PC机也开始做好发送或接收数据的准备。本设计没有校检和部分，并且上位机也不向下位机传输从机接收或发送数据的个数。对于单片机的握手应答信号则在相应的子程序进行处理判断。采用Timer事件反复查询的方式来接收单片机发给PC机的数据；采用Output属性向单片机发送数据。数据接收或发送完，则通过相应的信号通知单片机。

（二）单片机的通信程序设计方法及流程

本方案为点对多点（一PC机对多单片机）、双向（PC机可以向某一单片机发送数据，又可以从某一单片机那里接收数据）通信。采用PC机主动向所有单片机发出握手信号，然后所有的单片机对接收到的握手信号进行判断处理的方式。在PC机发出的握手信号中包括五个字节，第一个字节和第二个字节为握手信号的起始符（分别为FEH、EFH），第三个字节为想要与之通信的从机地址（00H～0FFH，可达255台从机），而第四个字节为从机接收或发送数据的命令字（00H表示从机接收数据，01H表示从机发送数据），第五个字节则为握手信号的结束符（FFH）。所有单片机接收完握手信号，并判断握手信号中的第三个字节是否与自己的地址相符，如相符则清SM2位，然后开始判断PC机发给的命令字，如果是从机接收数据的命令，则单片机就转到从机接收子程序；如果是从机发送数据的命令，则单片机就转到从机发送子程序。相应的PC机也开始做好发送或接收数据的准备。本方案中没有校检和部分，并且上位机也不向下位机传输从机接收或发送数据的个数。其中寄存器R6中存放着从机发送字节个数，寄存器R7中存放从机接收字节个数，从机要发送的数据存在外RAM的0000H～5FFFH单元里，从机接收到的数据存在外RAM的6000H～7FFFH单元里。程序流程如下图所示：

参考文献：

[1]范逸之，陈立元.Visual Basic与RS-232串行通信控制（最新版）.清华大学出版社.2002

[2]齐维贵，丁宝.单片微型机原理？接口？通信？控制.黑龙江科学技术出版社

[3]李朝青.PC机与单片机数据通信技术.北京航天航空大学出版社

[4]李振亭.Visual Basic程序设计教程.北方交通大学出版社

[5]BCC418 UHF收发机使用及参考手册

[6]贾惠芹，张拥军.用VB通信控件开发微机与单片机的串行通信程序.西安矿业学院

作者：王琳辉

单片机无线通信论文 篇2：

基于51单片机和无线通信的红外智能密码锁设计

摘要：设计了一种基于51单片机和WiFi无线通信的红外智能密码锁。密码锁由红外解码锁具、液晶密码钥匙和用于设置参数的手机端应用软件组成。通过手机无线设定密码到锁具端和钥匙，钥匙将密码显示为点阵图形，锁具端识别图形并判断，一致则开锁。

关键词：单片机，红外，WiFi，密码锁

0 引言

随着科技进步发展，智能密码锁的使用越来越多。机械或电子密码锁通常采用转盘或按键，每次开锁都通过人工转动转盘或按键输入密码进行。靠转盘开锁，锁具磨损大，寿命低;用按键输入密码开锁，输入繁琐，存在密码多次输错被锁死的问题。鉴于此，设计了一种基于单片机和WiFi通信的红外智能密码锁。

1红外智能密码锁组成

红外智能密码锁由红外解码锁具、液晶密码钥匙和手机端应用软件三部分组成。红外解码锁具包括51单片机和多个解码单元，每个解码单元包括一对红外发射管、接收管;单片机接收红外接收管的信号。液晶密码钥匙包括单片机和点阵液晶屏，单片机控制液晶屏上黑色点阵的显示位置即密码图形，图形组数，每组图形切换的间隔时间。

用户手机下载“智能密码锁”App应用，以每套锁具唯一的用户名和密码注册登录后，在设置界面上可随意设置密码图形，图形组数和每组图形切换时间，点击“设置”按钮，即可更改开锁密码。

2红外智能密码锁工作原理

钥匙端单片机驱动液晶屏在设定的时间内显示规定组数的不同图形;锁具端单片机不工作时处于休眠状态，一旦钥匙靠近即被唤醒，单片机驱动所有红外发射管发射红外线，遇到液晶屏上非黑色点阵被反射，由与其配对的红外接收管接收，单片机读取红外接收管的状态并通过软件解析出密码图形;若解码图形和密码图形一致，则开锁。液晶屏可以被设置成多组图形，且每组图形切换时间也可被设置。锁具端解码每组图形的切换时间，图形组数和每组图形样式必须和钥匙端的设置一致才能开锁。锁具端和钥匙端的单片机串口均连接有串口WiFi模块，用于接收手机端App发送来的密码图形组数，图形切换时间等参数。工作原理示意如图1所示。

3 红外智能密码锁硬件设计

本系统采用AT89C51作为核心控制部件。51系列单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，多种I/O口中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的嵌入式计算机系统，是目前性价比高、应用最为广泛的8位单片机之一^[1]。锁具端和钥匙端各采用一片单片机作为控制核心。

锁具端单片机的P0口控制三极管导通或截止，三极管驱动红外发射管发射红外线;P1 和P2端口分别连接8个红外接收管，读取红外接收管的状态并解析。如果解密成功则驱动继电器通电，接通锁头马达转动开锁。P3.3连接蜂鸣器报警，一旦解析出的密码和锁具端的不一致，则蜂鸣器报警。锁具端电路如图2所示。

液晶密码钥匙端单片机连接点阵液晶屏，通过软件控制液晶屏幕显示不同的点阵图形。本设计采用LCD1602液晶屏，可以显示两行，每行16个字符，字符库中有全黑“■”字符，软件控制液晶显示各个字符为全黑或空白。由两行字符构成的图形共有6.5万余种，即每组图形是6.5万多种中的一种。通过编程可设置两组、三组，甚至更多组密码图形，每组图形之间的切换时间也可以设置。如此，密码的复杂度极高。sw1为启动按钮，唤醒钥匙端单片机工作，sw2为钥匙关按钮，控制单片机进入休眠状态，节省电池电量。钥匙端电路如图3所示。

锁具端和钥匙端都有连接有串口WiFi模块，本设计采用ESP8266串口WiFi模块，是新一代嵌入式WiFi模块，体积小，功耗低。采用UART接口。串口WiFi模块是基于通用串行接口特性，符合IEEE802.11 协议栈网络标准，内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间的任意透明转换，使传统串口设备更好的加入无线网络，通过串口WiFi模块，传统的串口设备在不需要更改任何配置的情况下，即可通过Internet网络传输自己的数据^[2]。模块的UTXD和单片机的TXD相连，URXD和单片机的RXD相连。如此，手机App中设置的参数即可通过WiFi转串口模块发送到钥匙和锁具端单片机，省去了用专用下载器下载程序的麻烦。

4 红外智能密码锁软件设计

用C语言编写软件，可调用库函数多，编程简单，移植性好。锁具和钥匙端程序均采用单片机C语言进行编写。

锁具端单片机平时处于休眠状态，当钥匙靠近时被唤醒，然后开始连续读取连接红外接收管的P1、P2端口的状态，当P1、P2口状态为全0时，即红外接收管没有接收到信号，表示液晶钥匙还没贴在锁具上，当P1、P2口状态为全1时，表示钥匙已贴紧锁具，进入读取图形阶段。将读到的图形和设置的密码图形比对，如果一致，按设定的時间间隔读取第二幅图形;如此按照设定的图形样式、组数，每组图形切换的间隔时间，读取P1、P2口的状态并进行解析。直到解析到的每组图形均和设置的图形完全一致，单片机P3.2口驱动继电器打开锁头。若不一致，通过P3.3口连接的蜂鸣器报警。开锁后，单片机进入休眠状态。锁具端程序流程如图4所示。

液晶钥匙端单片机平时也处于休眠状态，开锁时按下钥匙上按钮sw1唤醒单片机。启动后单片机驱动液晶屏全部点亮以通知锁具端进入开锁阶段。接着按设置的和锁具端一致的图形样式、图形组数和每组图形切换的时间间隔驱动液晶显示。为和锁具端单片机同步，上述全黑点阵和密码图形将循环显示，直到开锁结束。按下钥匙端开关sw2，钥匙端单片机进入休眠。钥匙端程序流程如图5所示。

用户在手机App上根据需要设置图形样式、图形组数和每组图形切换时间后，利用手机WiFi和连接锁具端和钥匙端的串口WiFi模块并将参数发送给此两模块保存。

作者：冯蓉珍

单片机无线通信论文 篇3：

单片机技术和无线通信技术的有机结合与应用

摘  要：单片机技术的发展与应用为当今时代的通信技术创新与改革提供了全新的机会，促进了通信技术的应用效能与应用质量，实现了通信技术在未来社会发展环境中的全面延伸和建设需求。特别是在当前时代背景下，介于社会发展的需求与人们的现实需要，无线通信技术受到了人们的广泛关注与青睐，且在不断发展的进程中被应用到各个领域和各个行业中。在此，研究工作的开展将结合无线通信技术的发展与应用，讨论如何在无线通信技术中融入单片机技术，实现无线通信技术的进一步创新和发展，确保无线通信技术对未来社会发展的有效支撑与帮助，满足人们更多的生活需求、工作需求以及各个行业的生产需求和制造需求。

关键词：无线通信技术;单片机技术;有机结合;问题分析;策略研究

结合当前无线通信技术的发展与应用现实状况来分析，虽然在整体上呈现出一种向好向上的发展模式，但是其中依然有很多问题值得关注。特别是对以下三个问题的解决和处理，能够全面促进无线通信技术的应用质量和应用效率。首先是如何基于单片机技术与无线通信技术的融合，实现数据传输能力的提升，确保数据传输的稳定性;其次是如何基于单片机技术与无线通信技术技术的融合，确保通信软件对无线通信技术的有效支撑与保障，并带动通信软件自身应用质量的提升;最后是如何基于单片机技术与无线通信技术的融合，提升数据传输和电台的匹配效能，为后续的无线通信技术应用与创新奠定扎实的基础，创设全新的平台。

一、基于单片机技术优化无线通信数据传输能力

对当前无线通信技术的应用进行分析可以了解到，现阶段在无线通信技术领域中对单片机的应用非常广泛且非常普遍，而主要应用区域集中在了如何通过单片机技术提升无线通信的数据传输能力与传输质量，确保传输的稳定性，提升传输的可靠性与精准度。在这一背景下，未来的无线通信技术发展和建设会更加高效。

例如：在单片机技术的应用中，需要对无线通信技术的數据运行和数据传递做出有效的分析与研究，并且要通过该方法的应用对数据传输的过程展开分析，探索其中可能存在的传输问题，处理数据传输中的各种障碍和故障。通过该方法的应用，能够有效降低无线通信数据传输的烦琐程度，提升数据传输的效率，完成对信道的通畅性构建与连续性构建。在这一背景下，未来的无线通信技术数据传输以及系统的规范化建设效能也会得到相应的发展。

二、基于单片机技术完善无线通信软件设计质量

在对无线通信技术的软件应用系统进行分析与研究的过程中，需要结合单片机技术的应用对无线通信软件的应用质量和应用效能展开深入的探索和分析。在此，需要技术人员结合精细化的软件运行机构，应用单片机技术对无线通信软件操作系统展开运行效率与运行模式的重构。

例如：在现实环境中，需要技术人员设计科学合理的单片机运行系统和运行方法，借此完成对无线通信技术运行标准的构建，这样在后续融合单片机技术的时候会更加方便，且融合的深度也会更具有衔接性。另外，技术人员还需要结合地面信息通信渠道以及数据对接渠道对整个无线通信软件设计的质量进行调整与掌控，使其能够有效满足各类运行环境与运行空间，完成对内部系统的重构以及对软件运行格式的完善与优化。

三、基于单片机技术提升数据传输电台匹配程度

在当前我国通信技术不断发展的背景下，无线通信作为一种全新的应用技术，在现实生活中为我们提供了高效的服务与保障。在此，为提升无线通信技术的应用效能、扩大无线通信技术的应用范围、促进无线通信技术的应用水平，相关技术人员针对无线通信技术与单片机技术的整合做出了深入的探索和分析。在此，需要技术人员融合单片机技术的应用，对无线通信数据的传输电台匹配度展开相应的设计，以此拓宽电台与数据传输的匹配程度。

例如：技术人员需要对电台的运行方式与工作模式展开调整，在此可以分为始终运行方法。主要包含有：第一是调频数据运行方法;第二是RF运行方法;第三是普通运行方法;第四是双向运行方法。基于上述四种运行方法，技术人员要结合无线通信技术的运行渠道、运行空间、运行环境，对单片机技术做出构建和应用，这样，能够保证单片机技术与无线通信技术的有机结合，促进两者之间的衔接性与匹配度，保证最优传输方案和最优匹配方案的构建。在这一背景下，不仅降低了信道传输带来的阻塞问题，还促进了对信息的采集效率与应用便捷性。

四、总结

综上所述，无线通信技术基于单片机技术的应用，实现了无线通信技术传输能力的进一步提升，促进了传输效率与质量。同时还带动了无线通信软件的进一步发展和建设，完成了对无线通信技术应用的全方位支持。另外还实现了无线通信与传输电台的匹配度，扩展了传输的视域，丰富了传输的渠道，创新传输的途径。

参考文献

[1]  安美玲，关云鹏.用于监控系统的短距图像信号无线通信[J].单片机与嵌入式系统应用，2017，17（12）：35-38.

[2]  孙荣霞，马少卿，王硕南，沈文博.一种适用于单片机的老人跌倒检测算法研究[J].现代电子技术，2017，40（22）：14-18+21.

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作者：董哲源