应用于教育领域的无线通信系统的设计与开发

论文摘要

随着计算机,电子技术的不断进步,电子产品已经广泛的进入人们的生活与学习当中。学习机作为一种普通的电子产品也已经大规模地走进了中小学生的学习之中,对当今的教育起到了很好的辅助与推动作用。但是由于数据通信方面的原因,在教室等学习环境中学习机还不能得到广泛的应用。本文在学习机的现有功能基础上,开发了“无线通信模块”,包括主机端(PC)与学习机端的无线通信设备,通过无线通信系统,使学习机与PC机实时快速的完成信息的交互,组成一套简易、灵活且使用方便的无线教育系统。通过对目前流行的短距离无线数据通信标准进行分析,本文的设计采用nRF2401射频芯片、AT89S52等芯片组成无线短距离数据传输设备。无线通信设备主要使用串行通信方式,与应用端进行数据的交互,同时为使主机端无线通信设备使用方便、快捷,本文采用USB转串口芯片CH340,设计了USB转RS 232串口电路,同时解决了主机端无线通信设备的供电及数据传递两个方面的应用。开发了AT89S52的ISP下载线,为无线通信设备中程序的升级与维护提供了极大的灵活性。设计实现了无线通信的相关代码,为主机端界面程序的编写提供了接口。在Keil C51环境下采用C语言开发了nRF2401的控制驱动程序,实现了无线通信设备对数据的处理,及相关的控制功能。开发了学习机中的相关应用软件,实现了学习机的接收文件、聊天等功能。本文详细分析了系统的硬件设计、软件设汁,并给出了硬件以及软件设计的具体实现方法。在完成系统的设计之后,本人会同相关合作者对无线通信系统的实用性,可靠性及稳定性进行了测试,实验结果表明无线通信设备在20米内能够可靠的工作,较理想环境下可达到30米,可应用于教室等教学环境中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 本文主要完成的工作
• 1.3 论文的结构安排
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 系统的需求分析
• 2.2 通信协议的设计
• 2.2.1 PC机与学习机之间通信协议的设计
• 2.2.2 应用端与无线通信设备之间通信协议的设计
• 2.3 系统硬件的总体设计
• 2.4 系统软件的总体设计
• 2.5 本章小结
• 3 系统硬件的设计与实现
• 3.1 无线通信设备的主要硬件设计
• 3.1.1 射频芯片介绍及应用电路设计
• 3.1.2 射频驱动及控制电路的设计
• 3.2 接口单元及电源模块的设计
• 3.2.1 控制电路与射频电路的接口单元设计
• 3.2.2 串行通信接口单元设计
• 3.2.3 ISP接口单元及下载线的设计
• 3.2.4 电源模块设计
• 3.3 USB转RS 232串口设计
• 3.3.1 USB转串口芯片CH340介绍
• 3.3.2 USB转RS 232串口电路设计
• 3.4 系统硬件的具体实现
• 3.5 本章小结
• 4 无线通信设备程序的开发与设计
• 4.1 驱动程序的设计
• 4.2 控制及数据处理程序的设计
• 4.3 本章小结
• 5 系统应用程序的设计与开发
• 5.1 PC机应用软件的设计与开发
• 5.1.1 功能设计
• 5.1.2 功能模块的介绍
• 5.2 学习机应用程序的设计与开发
• 5.2.1 功能设计
• 5.2.2 功能实现
• 5.3 接收与发送过程中协议帧处理程序的设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢