stc51单片机的无线信号编解码研究与设计
摘 要随着无线技术和计算机技术的飞速发展，无线信道编码技术被广泛的应用到各行各业：石油、电力、采矿等都可以看到无线编码信道的身影，无线信道主要被应用在：数据采集、故障报警等方面。目前所应用的无线信道编码芯片集成度较高、可靠性较好，但是其传输距离受限、灵活性差、可控性差等缺点严重限制着无线信道编码技术的发展。因此，课题研究的基于STC51单片机的无线信号编码与研究将具有很重要的实际意义。课题所研究的基于STC51单片机的无线信号编码技术总体方案为：以2片STC51单片机为依托，将编码模块与解码模块分别连接于着两块CPU上，通过计算机将输入的数据通过编码芯片发生出去，利用无线天线，编码芯片将所输入的内容发送给解码芯片，解码芯片接收到数据后，进行解码，回传计算机，比较曼彻斯特码、传反转码、差分曼彻斯特码不同的编码方式，得到在不同场合下合适的编码方式。 论文的总体方案设计是：首先从课题的研究背景、研究目的和意义进行了讨论，并详细介绍了系统开发技术相关内容和国内外的研究现状。然后讨论了系统硬件、软件的开发方案和详细设计流程。接着描述了系统软件的具体实现方法和步骤。最后给出了系统详细调试过程和具体功能模块的测试分析结果，为后续的开发提供详细的参考方案；并对课题研究的内容和所做的工作进行总结和展望。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的以及研究意义 1
1.3 国内外研究现状及趋势 2
1.3.1 无线信号传输研究发展现状 2
1.3.2 无线信号格式编码技术的发展 3
1.3.3 单片机在编解码应用中的发展现状 4
1.3.4 无线信道编码的发展趋势 4
1.4 本文研究的主要内容和章节安排 5
第2章 系统概要设计 7
2.1 系统设计功能需求 7
2.2 系统总体结构方案设计 7
第3章 编解码硬件设计 10
3.1 编解码硬件系统设计 10
3.1.1编解码硬件系统结构组成 10
3.1.2信号发生(DF)模块电路设计 11
3.1
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.3 固定编码模块电路设计 12
3.1.4 信号接收模块电路结构设计 13
3.2 PC机采集端软件设计 14
3.2.1 PC机端软件设计流程 14
3.2.2 DF发送模块配置 16
3.2.3接收模块配置 17
第4章 编解码软件设计 19
4.1 编码软件设计 19
4.1.1 曼彻斯特码的编码软件设计 19
4.1.2传发转码的编码软件设计 20
4.1.3差分曼彻斯特码的编码软件设计 20
4.1.4编码系统设计 21
4.2 解码软件设计 22
4.3 信息编解码方式总结 22
第5章 系统调试 24
5.1 系统测试环境 24
5.2 底层硬件模块调试 24
5.2.1 固定编码键盘和LED指示灯模块调试 24
5.2.2 DF发送模块调试 25
5.2.3 超外差将接收模块调试 25
5.2.4 底层支持硬件模块调试 26
5.3 编解码方式软件测试 26
5.3.1 曼彻斯特编解码的测试过程 27
5.3.2 传反转码编解码的测试过程 27
5.3.3 差分曼彻斯特编解码的测试过程 28
5.4 编解码的抗干扰性能测试 28
5.4.1 天线的长度对编解码传输信息的干扰 29
5.4.2 外界电磁波对编解码发送信息的干扰测试 29
5.5 测试总结 30
第6章 总结和展望 31
6.1 总结 31
6.2 展望 31
致 谢 35
附 录1 英文翻译 36
绪论
随着物联网技术的飞速发展，人工智能化走进了千家万户、各行各业，被应用用到各个领域：冶金、采矿等。而无限信号的发送在物联网技术中得位置举足轻重，信息的传输中关键问题则在于无限信息的编解码。现在存在的编解码芯片体积小、集成度高但是其自身也存在着灵活性差、传输距离短、抗干扰性能不好等不可克服的缺点，所以研究一种可以克服以上缺点的无限信道编解码的方法有着重要的意义，而且无线信道编解码必将随着通信技术的飞快发展有着更加广阔的应用和前景。
1.1 研究背景
随着通信技术和物联网产业的高速发展，无线信号传输被广泛应用于采矿、石油、电力等许多重要的领域。例如，在煤矿采矿中，瓦斯的浓度检测依着是一个比较让人烦恼的问题，而无限信号的传输可以将井下煤矿采集到的数据通过无线信道传输到井上，这样不仅可以更好的保障煤矿工人的安全，而且节省了大量的人力物力。同样，可以通过无线信道将检测仪器放在比较危险的地方，一旦发现很细微的差别就可以及时报警，通知大家，这样就可以避免大型矿难的发生，而这一切都离不开无线信道传输。
随着物联网技术的发展和无线信道技术在近几年的兴起，无线信道凭借其体积小、灵活性好、开发成本较低，结构简单等优势被越来越大范围地使用，而且它在大型企业或高危行业起着举足轻重的作用。课题所研究的一种基于STC51的单片机编解码技术能满足绝大部分工矿企业的需求，因此有着十分广阔的用用前景和重要的研究作用。
1.2 研究目的以及研究意义
物联网技术、无线信道传输技术和无线信道编解码技术是目前科技中比较前沿的技术。如果将这三种技术结合起来开发一种基于STC51的单片机无线信道编解码技术将有很重要的研究意义和实用价值。
本文研究的一种基于STC51的单片机无线信道编解码技术通过采集dice很难过硬件的无线信号，然后通过无线信道编解码急速将发送的数据经过编码、解码技术再回传到电脑，检验无线信道编解码是否正确。但是在无线信道技术中曲线信道编解码技术才是研究技术中得关键。根据硬件系统的自身特点和无线信道编解码自身的关键，研究的无线信道编解码技术具有如下特点：
.曼彻斯特编码的便捷性和灵活性；
.无线信道数据传输安全性高，集成度好。
.适合于远距离、高危险地区，并且开发成本不高。
因此，本课题所研究的意义和目的在于实现通过底层硬件手机到发紫自己算计的数据，再通过无线信道传输，再解码回传到服务器前端，实现无线信道的可靠传输功能。系统的研究不仅满足了广大工矿企业远程传输的要求，而且可靠性高、集成度好，适合在危险地区完成作业等优点，很好的有利于高危职业减少不必要的人员伤亡，所以系统有十分广阔的应用市场和前景。
1.3 国内外研究现状及趋势
1.3.1 无线信号传输研究发展现状
无线传输是指利用无线技术进行数据传输的一种方式，无线传输与有限传输是对应的，其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立监控点和监控中心[1]。无线信号处理经过数十年的发展，从最初简单的将信息以电磁波的形式发送出去，再以电磁波的形式接收到，利用磁感线圈的震动将模拟信号表现出来到现在的高集成度芯片系统。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的以及研究意义 1
1.3 国内外研究现状及趋势 2
1.3.1 无线信号传输研究发展现状 2
1.3.2 无线信号格式编码技术的发展 3
1.3.3 单片机在编解码应用中的发展现状 4
1.3.4 无线信道编码的发展趋势 4
1.4 本文研究的主要内容和章节安排 5
第2章 系统概要设计 7
2.1 系统设计功能需求 7
2.2 系统总体结构方案设计 7
第3章 编解码硬件设计 10
3.1 编解码硬件系统设计 10
3.1.1编解码硬件系统结构组成 10
3.1.2信号发生(DF)模块电路设计 11
3.1
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.3 固定编码模块电路设计 12
3.1.4 信号接收模块电路结构设计 13
3.2 PC机采集端软件设计 14
3.2.1 PC机端软件设计流程 14
3.2.2 DF发送模块配置 16
3.2.3接收模块配置 17
第4章 编解码软件设计 19
4.1 编码软件设计 19
4.1.1 曼彻斯特码的编码软件设计 19
4.1.2传发转码的编码软件设计 20
4.1.3差分曼彻斯特码的编码软件设计 20
4.1.4编码系统设计 21
4.2 解码软件设计 22
4.3 信息编解码方式总结 22
第5章 系统调试 24
5.1 系统测试环境 24
5.2 底层硬件模块调试 24
5.2.1 固定编码键盘和LED指示灯模块调试 24
5.2.2 DF发送模块调试 25
5.2.3 超外差将接收模块调试 25
5.2.4 底层支持硬件模块调试 26
5.3 编解码方式软件测试 26
5.3.1 曼彻斯特编解码的测试过程 27
5.3.2 传反转码编解码的测试过程 27
5.3.3 差分曼彻斯特编解码的测试过程 28
5.4 编解码的抗干扰性能测试 28
5.4.1 天线的长度对编解码传输信息的干扰 29
5.4.2 外界电磁波对编解码发送信息的干扰测试 29
5.5 测试总结 30
第6章 总结和展望 31
6.1 总结 31
6.2 展望 31
致 谢 35
附 录1 英文翻译 36
绪论
随着物联网技术的飞速发展，人工智能化走进了千家万户、各行各业，被应用用到各个领域：冶金、采矿等。而无限信号的发送在物联网技术中得位置举足轻重，信息的传输中关键问题则在于无限信息的编解码。现在存在的编解码芯片体积小、集成度高但是其自身也存在着灵活性差、传输距离短、抗干扰性能不好等不可克服的缺点，所以研究一种可以克服以上缺点的无限信道编解码的方法有着重要的意义，而且无线信道编解码必将随着通信技术的飞快发展有着更加广阔的应用和前景。
1.1 研究背景
随着通信技术和物联网产业的高速发展，无线信号传输被广泛应用于采矿、石油、电力等许多重要的领域。例如，在煤矿采矿中，瓦斯的浓度检测依着是一个比较让人烦恼的问题，而无限信号的传输可以将井下煤矿采集到的数据通过无线信道传输到井上，这样不仅可以更好的保障煤矿工人的安全，而且节省了大量的人力物力。同样，可以通过无线信道将检测仪器放在比较危险的地方，一旦发现很细微的差别就可以及时报警，通知大家，这样就可以避免大型矿难的发生，而这一切都离不开无线信道传输。
随着物联网技术的发展和无线信道技术在近几年的兴起，无线信道凭借其体积小、灵活性好、开发成本较低，结构简单等优势被越来越大范围地使用，而且它在大型企业或高危行业起着举足轻重的作用。课题所研究的一种基于STC51的单片机编解码技术能满足绝大部分工矿企业的需求，因此有着十分广阔的用用前景和重要的研究作用。
1.2 研究目的以及研究意义
物联网技术、无线信道传输技术和无线信道编解码技术是目前科技中比较前沿的技术。如果将这三种技术结合起来开发一种基于STC51的单片机无线信道编解码技术将有很重要的研究意义和实用价值。
本文研究的一种基于STC51的单片机无线信道编解码技术通过采集dice很难过硬件的无线信号，然后通过无线信道编解码急速将发送的数据经过编码、解码技术再回传到电脑，检验无线信道编解码是否正确。但是在无线信道技术中曲线信道编解码技术才是研究技术中得关键。根据硬件系统的自身特点和无线信道编解码自身的关键，研究的无线信道编解码技术具有如下特点：
.曼彻斯特编码的便捷性和灵活性；
.无线信道数据传输安全性高，集成度好。
.适合于远距离、高危险地区，并且开发成本不高。
因此，本课题所研究的意义和目的在于实现通过底层硬件手机到发紫自己算计的数据，再通过无线信道传输，再解码回传到服务器前端，实现无线信道的可靠传输功能。系统的研究不仅满足了广大工矿企业远程传输的要求，而且可靠性高、集成度好，适合在危险地区完成作业等优点，很好的有利于高危职业减少不必要的人员伤亡，所以系统有十分广阔的应用市场和前景。
1.3 国内外研究现状及趋势
1.3.1 无线信号传输研究发展现状
无线传输是指利用无线技术进行数据传输的一种方式，无线传输与有限传输是对应的，其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立监控点和监控中心[1]。无线信号处理经过数十年的发展，从最初简单的将信息以电磁波的形式发送出去，再以电磁波的形式接收到，利用磁感线圈的震动将模拟信号表现出来到现在的高集成度芯片系统。
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