1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、研究背景

工业应用中，现阶段基本上都是以有线的方式进行连接，实现各种控制功能。各种总线技术，局域网技等有线网络的使用的确给人们的生产和生活带来了便利，改变了我们的生活，对社会的发展起到了极大的推动作用。有线网络速度快，数据流量大，可靠性强，对于基本固定的设备来说无疑是比较理想的选择，的确在实际应用中也达到了比较满意的效果。但随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速度也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。而同时有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。在向往自由和希望随时随地进行通信的今天，人们把目光转向了无线通信方式，尤其是一些机动性要求较强的设备，或人们不方便随时到达现场的条件下。因此出现一些典型的无线应用，如：无线智能家居，无线抄表，无线点菜，无线数据采集，无线设备管理和监控，汽车仪表数据的无线读取等等。

无线通信技术的发展主要历经了五个阶段^[11]， 第一个处于 20 世纪20 年代初到 50 年代初， 此时的无线通讯技术主要为满足军用而存在，其应用具有一定的局限性，因此通讯技术的传输受到社会条件的限制难以达到最初的传输速度需求。 第二个阶段为 20 世纪 50 年代到60 年代，在此期间无线通讯技术的应用范围稍有扩大 ，逐渐应用到移动环境专用系统中，同时半导体器件技术的进步实现了公用电话和移动电话的持续性。 第三阶段是从 20 世纪 70 年代到 80 年代，在这期间出现了第一代通信技术系统，通信技术的频段获得了拓展。第四个阶段从 20 世纪 80 年代至 90 年代，出现了第二代数字移动通信技术，为各类电信系统的运行和发展提供了技术支撑。 第五阶段是从 20 世纪90 年代至今 ，第三代通信技术出现并发展起来 ，移动通信和多媒体获得了长足发展。

随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到了一定的阶段，人们在日常生活中也越来越要用到远程控制技术。遥控玩具、无线门禁、无线智能家居等等都是运用无线通信极大方便了人们的生活。不仅如此，在现代企业的生产和管理中也需要运用无线控制技术。在生产现场，大量的物理量、环境参数、工艺数据特性参数都需要实施检测、监督管理，因此被控现场和控制设备之间的信息传输室有必要的，而这种信息传输是离不开无线通信的。由此可见，数据和信息的无线传输技术已经运用在我们生活的方方面面。因此，对基于NRF905无线通信的应用研究非常具有现实意义。

二、 研究现状

无线通信可分为长距离无线通信和短距离无线通信。就目前而言，短距离无线通信应用较广。在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。目前我们所看到的短距离无线技术都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一应用的特别要求；或建立竞争技术的差异化，但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。

目前短距离无线通信使用技术主要有：红外技术、蓝牙技术、802.11b无线局域网标准技术、微功率短距离无线通信技术。基于NRF905无线通信属于微功率短距离无线通信技术，它一般使用数字信号单片射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块，一般射频芯片采用FSK调制方式，工作于ISM频段，通信模块一般包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议，用户不用对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能，因其功率小，开发简单快速而应用广泛，但数据传输速度、流量都较小，较适合搭建小型网络。在工业，民用领域使用较广。

三、相关技术介绍

本次课题所设计的无线通信系统分为发射部分和接收部分^[12~15]。发射部分由键盘输入，经单片机处理，通过nRF905无线传输模块传送信息。接收部分由nRF905无线传输模块接收到所传送的数据，经单片机处理后在LCD液晶显示模块上显示。图见附件。

1.键盘模块

键盘采用4*4的矩阵键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4#215;4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。利用行扫描法来判断那个键被按下。使用该键盘来输入所要发送的信息。

2.无线模块

本次拟采用NRF905无线射频模块进行通信，NRF905无线射频模块由NORDIC公司出品，主要工作于433MHz，868MHz和915MHz的ISM频段，适合低功耗、低成本的系统设计。主要电气特性：

(1)工作频段：433/868/915MHz

(2)信道数：170

(3)功能：发射/接收

(4)稳频方式：PLL

(5)调制方式：FSK/GMSK

(6)最大输出功率： 10dBm

(7)灵敏度：-100dBm

(8)最大工作速率：76.8Kbit/s

(9)工作电压：2.7～3.3V

3.显示模块

本次使用的是TFT液晶显示屏，TFT液晶屏为每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一。

利用该LCD显示屏能清晰的看到所要发送的信息内容。

4.单片机主控电路

STM32F103VET6是基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器^[1~7]，配置512K闪存，64K的RAM，并具有FSMC接口。STM32的工作频率最高可达72MHZ，1.25DMIPS/MHz，并且具有3种低功耗模式。除此之外，所使用的STM32单片机还配备了一流的外设，包括3个LED指示灯，多个快速I/O口，多个定时器以及各种类型的通信接口。

设计各个模块与单片机的硬件连接，并利用Keil软件撰写控制代码使模块正常工作。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、问题重述

本课题内容为基于nrf905的无线通信应用，要求利用arm嵌入式单片机连接nrf905通信模块，发送信息到指定地址的接收单片机并显示其内容。

二、设计和制作单片机与各模块之间的硬件连接^[8]

本课题所使用的是基于arm cortex-m3内核的stm32单片机，它上面自带了lcd现实模块，所以只需设计制作单片机与键盘模块、无线模块的连接。

因为所使用的stm32单片机没有专门为nrf905设计的spi口，所以我计划利用杜邦线把模块与通用i/o口相连。用通用i/o口来模拟spi口驱动nrf905模块实现数据读写。