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1、KC017-22021届毕业设计开题报告目 基于 nRF24L01无线通信模块设计与实现专业通信工程姓名许斌班级09 通信 Y1指导老师肖贤建起止日期 2021.3.12021.6.23题2021 年 3 月 15 日毕业设计开题报告（含课题的来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间支配及参考文献等内容；）一课题来源及现状近年来，由于传感技术、嵌入式运算、现代网络、无线数据传输及分布式信息处理等技术，能够将监测对象的数据通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端1 ，而使得无线多媒体传感网络系统是在科技应用中，成为备受关注的、学问高度集成的前沿热点讨论领域
2、；常见的无线通信技术包括WiFiIEEE 802 .11b、BluetoothIEEE 802. 15.1和ZigBeeIEEE 802.15.4 ；它们工作于国际 ISM 工业、科学和医学 频段 2.4002.4835GHz ；但由于应用这些无线通信技术的无线芯片 CC2420、CC2430、BK2411等存在传输速率低、 传输距离短、抗干扰才能差及协议复杂 等缘由，技术应用显现较大瓶颈；这些因素制约无线多媒体传感网络的进展和应用；nRF24L01是 Nodic 公司新推出的工作于 2.4GHz频段的射频芯片：最大0dBm的发射功率， 低工作电压，高速率传输；可进行高速信号处理；其SPI 接
3、口与单片机进行通信，内部有FIFO 可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机；由于链路层完全集成在模块上，特别便于开发；本课题采纳性价比较高的射频芯片nRF24L01 为核心搭建无线通信硬件平台；该平台采纳ATmega16L 作为微掌握器，掌握无线发送和接收；通过RS-232 串行口与用户端PC 机相连， 实现无线数据通信；二设计要求把握 nRF24L01性能、工作原理和引脚功能，熟知其在无线通信中的典型应用，设计出其与天线之间的单端匹配网络及其时钟电路部分；懂得 nRF24L01和ATmega16之间是如何以 SPI 方式进行通信的，依据这两个芯片的管脚功能，设计出接口掌握电路；把
4、握 ATmega16的性能特点、工作原理和引脚功能，设计出复位电路、时钟电路； 依据 nRF24L01和ATmega16工作电压不同，设计出电压转换模块电路；画出硬件电路的原理图和PCB图懂得 nRF24L01的工作模式， 画出出现流 程图，编写出无线数据收发程序； 基于已有的收发程序，编写出实现点对点及点对多点的无线通信代码；对无线通信协议进行设计，确定数据包的格式；能搭建好硬件系统，下载软件，进行功能性测试，对无线模块功能进行测试和调试，验证其有效性；三工作内容知道课题讨论的背景、目的及意义，明白多媒体无线传感网络的兴起及进展、性能、关键技术、结构；针对实际应用的要求，对无线通信模块的结构
5、进行设计；依据设计方案，对无线通信模块所需的芯片进行认真比较和分析，选定性能优越的芯片；懂得无线通信模块中所采纳芯片的结构、性能、工作原理等，然后分别对无线模块和单片机模块的各个硬件接口电路、PCB 版图和天线进行设计，画出设计硬件电路的原理图；制作实际的通信模块，对设计好的硬件电路部分进行测试调试，验证是否达到预期功能完成了无线通信模块的软件部分的设计；第一画出程序的流程图，依据设计的硬件电路和设定的通信协议然后编写代码；主要是数据的收发程序以及在此基础上的点对点和点对多点的无线数据通信的程序；进行试验测试、调试分析并准时解决显现的问题；第一对设计的各个硬件模块电路进行性能测试，如符合预期的
6、设计功能，将全部模块连接起来进行系统联调测试；结合串口调试工具，模拟数据收发，记录所传送和接收到的数据，验证系统能否实现点对点以及点对多点的无线数据通信；然后对试验过程中存在的问题进行摸索讨论并给出明白决的方法；总结了本课题设计中的主要讨论成果和主要思想，并指出了设计实现过程中存在的不足和吸取的体会教训；最终对本模块的功能进行了展望，提出了努力和改进的方向；四设计方案及技术路线电源天线SPI 接口无线收发芯片匹配网络时钟电路图 1 无线通信模块设计结构框图复位电路电源模块单片机时钟电路SPI接口图 2 单片机外围结构设计框图I/O 口模式掌握PC串口I/O 口单片机系统SPI接口nRF24L
7、01无线收发模块I/O 口状态输出图 3 无线节点模块的硬件框图ATmega16 单片机与 nRF24L01 以 SPI 方式进行通信，它们连接的端口，可以分作三组，即：模式掌握端口、SPI 端口、状态输出端口；单片机通过RS232 串口与 PC 相连接；要发送的数据，通过 PC 输入到微掌握器；微掌握器收到的数据也要传输到PC上；五预期目标实现点对点的无线数据通信；利用软件测试方法为：利用串口调试工具来显示接收到的数据或者模拟无线收发芯片发送数据；串口调试工具发送的数据通过nRF24L01模块发送出去，在接收端，可以在PC 机上通过串口调试助手观看接收的数据是否和发送数据一样；实现点对多点的
8、无线数据通信；使用3 个无线通信模块实现相互通信，且每个无线数据通信模块都通过RS-232 跟 PC相连接；主发送模块在不同的时间段内发送数据，在从机节点上，可以通过串口调试工具，查看接收到的数据，验证了接收到的数据与发送的数据是一样的，从而实现了点到多点无线数据通信；六时间支配第 1周：下达毕业设计任务，落实课题，明确工作内容，部署毕业设计各项工作；第 2周：查阅与课题相关或针对性强的文献5 10篇，阅读并进行归纳、总结，写出文献总述报告；第 3周：依据任务，查阅与课题相关的外文专题论文或外文专著，阅读并译成中文，完成外文翻译报告；第 4周：依据任务，查阅相关技术资料，确定课题初步的总体设计
9、思路和方案，写出开题报告；第 5 6周：整体结构设计，模块设计第 7 11 周：搭建系统，实现设计第 12 14周：整体系统调试、测试、修改、依据个人才能和进度添加新功能；第 15 17周：整理资料，撰写毕业设计论文第 18周：制作答辩 PPT讲稿，做好毕业答辩各项预备工作；七参考文献【1】晖谭 . nRF 无线 SOC单片机原理与高级应用M . 北京航空航天高校出版社，【2】2021 ， 4367曾勇，杨涛，冯月晖. 基于 nRF24L01 的超低功耗无线传感器网络节点设计J . 电子技术应用， 2021,347 ： 4548【3】 Semiconductor N . nRF2401 ： 2
10、. 4 ghz rftransceiver with embedded 8051 comp-atibl e microcontroller and 9 input10 bit adc， 2021 ， 8 ： 162164【4】 AkyildizIF， Weillian Su ， Sankarasubramanliam Y ， etal. ASurvey on SensorNetworks Communications Magazine. IEEE ， 2000 ， 408 ： 102114【5】 李晓东，卫建华 . nRF24xx 频道避撞及频率捷变技术的实现J . 西安工程科技学院学报， 2007,212 ： 226-229【6】 喻金钱，喻斌 . 短距离无线通信详解：基于单片机掌握M . 北京 :北京航空航天高校出版社， 2021 ， 125246【7】 李文仲，段朝玉 . 短距离无线数据通信入门与实战M . 北京航空航天高校出版社， 2006 ，80259指导老师看法（对课题的深度、广度及工作量的看法和对毕业设计结果的猜测）：指导老师：年月日系部看法：系主任：年月日注：开题报告作为毕业设计答辩委员会对同学答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师的指导下，由同学填写，经导师签署看法及系部审核后生效；