论文总字数：20783字

摘 要

随着传感器在各领域的应用和发展，红外测距传感器主要应用于现代技术、国家安全、民生等领域。该传感器结果清晰，价格便宜，在短距离测量上已得到广泛的应用。

本文设计了一种基于红外测距基本原理对其进行原始数据的采集和处理，实现所测数据无线传输的系统，并最终通过LCD屏显示数据。硬件采用意法集团STM32f10x系列作为主控MCU，红外测距传感器采用夏普GP2Y0A21YK0F，无线传输模块采用nRF2401A系列，LCD选用1602型号。

文中首先讨论了红外传感器的测距原理，接着分析了nRF24L01芯片的原理及实现通信的过程。第四章则介绍了液晶屏显示数据的原理。每章对用到的主要集成芯片进行简单介绍。本文着重研究软件的编写与实现，重点在于实现红外测距传感器的测量数据读取以及数据的无线传输。

关键词：单片机；红外测距；无线数据传输

Wireless data transmission for infrared ranging

(software part)

Abstract

With the application and development of sensors in various fields, infrared ranging sensors are mainly used in modern technology, national defense, industrial and agricultural fields. The sensor has clear results, is cheap and can be used over a wide range of distances.

In this paper, a kind of basic principle of infrared ranging is designed to collect and process the original data, realize the wireless transmission system of the measured data, and finally display the data through the LCD screen. The hardware adopts STM32f10x series of Italian and French group as the main control MCU, the infrared ranging sensor adopts sharp GP2Y0A21YK0F, the wireless transmission module adopts nRF2401A series, and the LCD adopts model 1602.

This paper first discusses the ranging principle of infrared sensor, and then analyzes the principle of nRF24L01 chip and the communication process. The fourth chapter introduces the principle of LCD display data. Each chapter gives a brief introduction to the main integrated chips used. This paper focuses on the preparation and implementation of software, focusing on the measurement data reading of infrared ranging sensors and the wireless transmission of data.

Key Words : Single chip microcomputer ；Infrared ranging ；Wireless data transmission

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景与意义 1

1.2 相关技术概况 1

1.3 硬件的选取 1

1.4 硬件部分的设计内容 3

1.5 研究内容和软件结构 4

1.5.1 研究内容和程序编写平台 4

1.5.2 课题内容结构 5

第二章 数据采集原理和实现 6

2.1 传感器测距原理 6

2.2 ADC转换 7

2.3 数据处理 7

2.3.1 测量值的数据处理 9

2.3.2 数据分析 9

第三章 无线通信原理和实现 11

3.1 无线通信芯片简介 11

3.1.1 硬件功能与引脚描述 11

3.1.2 数据包模式 12

3.2 NRF24L01的传输原理 12

3.2.1 SPI原理 12

3.2.2 寄存器指令 13

3.3 无线传输的软件实现过程 14

3.3.1 发送与接收原理 14

3.3.2 发送与接收流程 15

第四章 数据显示原理和实现 16

4.1 数据显示 16

4.1.1 LCD简介 16

4.1.2 LCD的数据显示原理 17

4.2 软件实现过程 18

4.2.1 实现流程设计 18

4.2.2 LCD显示 19

第五章 软件的总体架构及实现成果 21

5.1 发送端软件实现流程图 21

5.2 接收端软件实现流程图 22

5.3 实现成果 24

第六章 总结与展望 25

6.1 总结 25

6.2 展望 25

参考文献 27

附 录 部分关键源代码 29

致 谢 33

第一章 绪 论

1.1 课题背景与意义

红外光测量距离作为当前最主要和最具潜力的光电信息技术，由于测距速度快，简单方便，广泛应用于机器人。随着传感器在各领域的应用和发展，尤其是当发生自然灾害等紧急状况时，机器人可以很好的代替营救者来搜救被困人群，减少二次灾难对被救人员和营救人员的伤害。以搜救机器人为例，红外光发射出去后，根据光遇障碍物会发生反射的原理，传感器接收端的CCD检测器将检测反射回来的光束，内部的信号处理器会根据发射和接收的时间差计算出距离。

目前，由于传感器在各领域的广泛使用，全球范围内的传感器市场在不断革新并快速发展中，相应技术有着势如破竹般的进步成长，预计未来各国会在传感器领域出现激烈的竞争，在开发中加大力度，实现产业化。

1.2 相关技术概况

红外测距利用红外线折射率小的特性，在众多传感器中脱颖而出，广泛应用于各大领域。红外测距成本低、性能好、使用方便，对产业发展均有着必不可缺的贡献，因而其市场需求量更大，发展空间更广。根据红外线从发射模块发出到被物体反射回来被接受模块接受所需要的时间，采用相应的测距公式来实现对物体距离的测量。

由于传统通信设备不能解决用户由于地域分布等存在的矛盾，随着无线通信技术的推广，作为普遍运用于各个行业的通信手段，无线通信技术在生活中工作上给人们带来了很多便利，也在通信方式上弥补了实际应用通信方式的空缺，促进着通信领域的飞速发展，满足了全球化和多样化的信息交流，具有非常广阔的应用前景。

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