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遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研制
目 錄
中文摘要………………………………………………………………………………………1
前 言……………………………………………………………………………………………1
1緒論…………………………………………………………………………………………………………1
１.１研究背景與意義……………………………………………………………………………………1
１.２無線通信及其應(yīng)用…………………………………………………………………………………2
１.２.１無線通信的發(fā)展………………………………………………………………………………2
１.２.２無線通信的特點………………………………………………………………………………2
１.３本文的主要工作……………………………………………………………………………………2
2 遠(yuǎn)程多點無線通信技術(shù)………………………………………………………………………………3
２.１系統(tǒng)組成……………………………………………………………………………………………3
２.２多址接入方式………………………………………………………………………………………4
3 遠(yuǎn)程多點無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)……………………………………………………………6
３.１系統(tǒng)設(shè)計面臨的問題………………………………………………………………………………6
３.２設(shè)計要求……………………………………………………………………………………………6
３.３系統(tǒng)硬件的分析選擇………………………………………………………………………………7
３.３.１單片機性能分析……………………………………………………………………………7
３.３.２射頻收發(fā)模塊性能分析…………………………………………………………………9
３.４無線接入沖突的解決………………………………………………………………………………10
３.４.１權(quán)重篩選機制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………11
３.４.２權(quán)重篩選機制的實現(xiàn)………………………………………………………………………11
4 應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)………………………………………………………………………………………14
４.１系統(tǒng)概述……………………………………………………………………………………………14
４.２系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………………………………………14
４.２.１硬件電路設(shè)計…………………………………………………………………………………14
４.２.２軟件設(shè)計……………………………………………………………………………………14
４.２.３通信協(xié)議……………………………………………………………………………………16
４.２.４軟件編程……………………………………………………………………………………16
４.３測試與分析…………………………………………………………………………………………18
結(jié)論……………………………………………………………………………………………18
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………………19
英文摘要……………………………………………………………………………………………………19
致謝…………………………………………………………………………………………………………19
遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研制
摘要： 近年來，隨著無線通信的迅猛發(fā)展，各式各樣的無線網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)進(jìn)入了我們的日常生活。與有線通信系統(tǒng)相比，無線通信系統(tǒng)主要有建網(wǎng)快速、移動方便、省去布線煩惱等優(yōu)點，可以為移動用戶提供各種服務(wù)，因此當(dāng)系統(tǒng)的可靠性達(dá)到要求并且建設(shè)成本可以接受時，無線技術(shù)成為人們的首選。
本文介紹的遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是以PC機為中心控制，用多個單片機作為下位機通過無線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信。具體介紹了多點無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，講述了無線收發(fā)模塊與單片機和PC機的硬件接口設(shè)計、點對多點無線通信系統(tǒng)軟件設(shè)計和實現(xiàn)方法以及ActiveX控件的使用方法，為無線通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計提供了可靠的解決方案。為實現(xiàn)各種不同具體要求單片機之間的通訊提供了1種新的方法。
在遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用上，本文針對無線接入沖突的問題提出了1種全新的解決遠(yuǎn)程多點無線接入沖突的方法。該機制基于無線跳頻技術(shù)和TDMA (Time Division Multiple Access)的思想，根據(jù)體現(xiàn)設(shè)備地址差異的權(quán)重不同來篩選無線接入的子站。
關(guān)鍵詞： 無線通信；單片機；串行總線；軟件設(shè)計；射頻技術(shù)
The Development Of Long-distance Multi-point Wireless Data Transfer System
Abstract： In recent years, with the rapid development of the wireless communication, diverse wireless networks emerge and win a great favor in our daily life. When compared with wire networks, the wireless ones show a great many merits, such as rapidly construct net, conveniently mobiled and avoiding the trouble of wiring , while providing all kinds of convenient and instant services to the mobile service customers. The wireless technology will become the first choice when the requirements to the system reliability have been achieved and the constructing cost has been reasonable.
The principle sketch of the multi-point wireless data transfer system of introducing in this article , the information of the hard interfaces among the wireless data transfer modules、the SCM (single chip machine) and PC were discussed, the designs of point to point wireless communication software and hardware were given,the use way of control was given too, and the solve project of wireless communication system design and a new method for the communication between SCMs that have various demands was provided.
In the more remote wireless data transmission system applications, this wireless access to the conflict made a new long-range multi-point wireless access solution to the conflict.The mechanism based on wireless forms of frequency hopping technology and TDMA (Time Division Multiple Access) and，according to the weight of different equipment to address differences in the selection of a wireless access point.
Key words: Wireless communication; SCM; Serial-bus; Software design; Radio technology
前言
近年來，通過無線通信的方式傳遞數(shù)據(jù)發(fā)展特別快，它與有線相比主要有便于移動、攜帶方便、可快速部署等特點。而本文研究的遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)其實是1種無線和有線的結(jié)合，其中子站到基站之間的通信是無線的，而從基站到主站之間的通信是有線的。
[1]遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是以PC機作為中心控制站，控制數(shù)據(jù)的采集和現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)控，完成命令的收發(fā)和數(shù)據(jù)信息的處理；而現(xiàn)場則以單片機和無線數(shù)傳模塊為核心構(gòu)成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，PC 機則通過有線和基站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在中心控制站，采用在Windows環(huán)境下,通過VC++6.0中的MSComm控件實現(xiàn)軟件編程，單片機則采用運行效率較高的51 匯編語言，整個系統(tǒng)充分利用了單片機和PC 機的各自優(yōu)勢，靈活的采用了無線數(shù)傳模塊,從而實現(xiàn)PC機和單片機之間的無線數(shù)據(jù)傳輸。
而本文就是通過對遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究來研發(fā)1種用于城市公交車系統(tǒng)的無線通訊平臺。雖然目前已經(jīng)有這樣的1個平臺了，但是它是基于GPRS的無線通訊系統(tǒng),這對于我國絕大部分的地區(qū)城市來說并不是1個好的選擇，因為這種產(chǎn)品的成本太高不適合我們是實際情況。因此本文的任務(wù)就是要研究1種運行成本低、工作可靠、容易實現(xiàn)的無線通信系統(tǒng)，給智能化公交管理系統(tǒng)提供1種新的通信平臺。基于城市公交車系統(tǒng)的固定線路的特殊性質(zhì)，我們使用單片機，PTR2000射頻模塊通過串口接口，軟件編程來實現(xiàn)單片機之間的無線通訊。使之用于城市公交車系統(tǒng)。
1 緒論
1．1 研究背景與意義
近年來，隨著無線通信的迅猛發(fā)展，各式各樣的無線網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)進(jìn)入了我們的日常生活。與有線通信系統(tǒng)相比，無線通信系統(tǒng)主要有建網(wǎng)快速、移動方便、省去布線煩惱等優(yōu)點，可以為移動用戶提供各種服務(wù)，因此當(dāng)系統(tǒng)的可靠性達(dá)到要求并且建設(shè)成本可以接受時，無線技術(shù)成為人們的首選。
遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是以PC機為中心控制，用多個單片機作為下位機通過無線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信。具體介紹了多點無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，講述了無線收發(fā)模塊與單片機和PC機的硬件接口設(shè)計、點對多點無線通信系統(tǒng)軟件設(shè)計以及ActiveX控件的使用方法，為無線通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計提供了1種可靠的解決方案。
目前,雖然移動通信技術(shù)發(fā)展很快，各種無線通信已發(fā)展很成熟，但是用于公交車系統(tǒng)的無線通信平臺都是基于GPRS的，這樣的話成本太高,不適合推廣。因此本文要通過研究基于單片機的射頻通信來完成1個無線通訊平臺，替代以前的高價的無線通信平臺。以達(dá)到穩(wěn)定，快速，安全，價格便宜的目的。
１.２ 無線通信及其應(yīng)用
１.２.１ 無線通信的發(fā)展 1897年Marconi在英格蘭海峽的1艘拖船與1個固定站之間完成了無線通信實驗，當(dāng)時的距離為18海里。自那以后，全世界的人們都在不斷探索和研究無線移動通信的方法和途徑。20世紀(jì)70年代己有少數(shù)的短距離無線射頻應(yīng)用，控制車庫門的開關(guān)就是其中之1。1個LC振蕩電路構(gòu)成的發(fā)射機和1個接收機便組成了1個短距離的無線控制系統(tǒng)。但是這樣的系統(tǒng)頻率容易漂移，接口非常敏感，從而導(dǎo)致車庫門的開關(guān)顯得10分隨機，控制不夠精確。同樣功能的系統(tǒng)至今還在使用，但是無線射頻技術(shù)已今非昔比�，F(xiàn)在我們可以利用無線射頻技術(shù)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)的傳輸。而且這比起以前的利用GPRS的無線通信系統(tǒng)來說具有以下幾個特點：穩(wěn)定，快速，安全，價格便宜。
１.２.２ 無線通信的特點 無線通信網(wǎng)絡(luò)被看作是傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，與之相比較，無線通信網(wǎng)絡(luò)有顯而易見的益處：
（1）移動性：在無線通信網(wǎng)絡(luò)的有效范圍內(nèi)，用戶可以在任何時間、任何地點訪問網(wǎng)絡(luò)信息，不需要指定明確的訪問地點，因此用戶可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游。
（2）便捷性：設(shè)備安裝快速、簡單、靈活，因為沒有線纜的限制，消除了大量安放線纜的繁瑣工作，用戶可以靈活地增加工作站或更改工作站的配置，而且無線通信的傳輸范圍可以到達(dá)許多線纜不能到達(dá)的地方。
（3）降低成本，減少投資：使用無線網(wǎng)絡(luò)可以避免安裝線纜的高成本費用、租用線路的費用以及當(dāng)設(shè)備需要移動時所增加的相關(guān)費用，因此在頻繁移動和變化的動態(tài)環(huán)境中，投資回報很高。
（4）擴展能力強：無線網(wǎng)絡(luò)可組成多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，容易從少數(shù)用戶的對等網(wǎng)絡(luò)模式擴展到大量用戶的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)。
遠(yuǎn)程多點無線通信實質(zhì)上是定位在幾10米范圍內(nèi)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，因此它不僅具有典型的無線通信的所有特點，而且具有自身的1些特點：
(1) RF模塊的輸出功率最多只達(dá)20dBm（100mw）；
(2) 有效的通信敏感區(qū)范圍最遠(yuǎn)只達(dá)100米；
(3) 因為多數(shù)用于手持設(shè)備，所以通常采用電池供電；
(4) 1般采用全方向的固定天線；
(5) 短距離無線通信使用無需授權(quán)的ISM(Industrial Scientific Medical)頻段來傳輸信號；
１.３ 本文的主要工作
本文通過深入地討論遠(yuǎn)程多點無線通信技術(shù)，全面地分析遠(yuǎn)程多點無線通信系統(tǒng)，設(shè)計了1種適合于短距離無線通信應(yīng)用的協(xié)議。該設(shè)計基于無線射頻技術(shù)，有效地抑制了遠(yuǎn)程多點無線通信中的多種頻率干擾并且在不可避免的情況下進(jìn)行了完善的差錯控制。而且替代了以往的基于GPRS的無線通信系統(tǒng)，為公交車行業(yè)提供1種新的選擇。在這里所說的遠(yuǎn)程是指子站到基站再到主站是遠(yuǎn)程的，其中子站到基站之間的通信是無線的，而從基站到主站之間的通信是有線的，所以說本文的遠(yuǎn)程多點無線數(shù)據(jù)的通信其實是由無線部分和有線部分所組成的。
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