丁瑞昕

【摘要】針對局域網(wǎng)內(nèi)部的多點無線通信技術(shù)，進行了一個探索性設(shè)計，外部電路接線簡單，軟件系統(tǒng)的控制增強了系統(tǒng)的實用性。通過軟件編程完成了各種功能，無需修改硬件電路，方便測試，同時成本也不會很高。數(shù)據(jù)的無線收發(fā)利用NRF24L01射頻模塊來實現(xiàn)，此芯片為專用的2.4G無線通信模塊，性能比較好。數(shù)據(jù)將通信模塊所收到的數(shù)據(jù)以及各個分機的工作狀況，利用12864液晶屏進行顯示，可以直觀地看到各個數(shù)據(jù)的實時更新和各個機器人是否正常工作。同時，各個分機也帶有各自的顯示系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地看到當(dāng)前由那部機器擔(dān)當(dāng)主機。設(shè)計經(jīng)過驗證具有良好的使用性能，傳輸速率比較快，能將信息準(zhǔn)確地傳輸。

【關(guān)鍵詞】無線通信系統(tǒng) 通信協(xié)議 液晶顯示

一、本設(shè)計的主要內(nèi)容

無線通信有三種系統(tǒng)模型：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、模擬信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其中模擬信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)在人們的生活中應(yīng)用最廣，最典型的應(yīng)用就是移動通信系統(tǒng)，是人們之間的溝通聯(lián)系快捷方便，本次的設(shè)計是數(shù)字信號的多點無線智能傳輸，即對該系統(tǒng)模型進行探索式設(shè)計，主要目的是通過對該類型的無線通信系統(tǒng)理論研究深刻的理解現(xiàn)代通信模式，培養(yǎng)自己學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。

本次設(shè)計的主要內(nèi)容：利用單片機實現(xiàn)多個機器人之間通信的通信協(xié)議模擬，同時利用NRF24L01實現(xiàn)協(xié)議的驗證。利用巡檢的方式去查找各個機器人的工作情況，同時讓其回傳自己所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后由主機進行統(tǒng)一的處理并進行顯示，各個機器人要判斷主機由那部機器擔(dān)任，并進行顯示。如果說默認(rèn)的主機出現(xiàn)故障，其他的分機應(yīng)該做出判斷，并有秩序的組織一個主機繼續(xù)數(shù)據(jù)的匯總及顯示，同時間斷的對默認(rèn)主機是否正常工作進行檢測，一旦默認(rèn)主機開機正常工作，自己應(yīng)盡快推到分機的位置，有默認(rèn)的主機進行數(shù)據(jù)的收集與匯總。其中擔(dān)任主機的優(yōu)先級要事先進行設(shè)定。

二、模塊結(jié)構(gòu)及其外部電路

模塊結(jié)構(gòu)及其外部電路如圖1所示：三、系統(tǒng)軟件實現(xiàn)流程圖

1.號機正常工作流程圖（圖2）

2.號機未能正常工作由二號機擔(dān)任主機流程圖（圖3）

1號機未能正常工作由二號機擔(dān)任主機流程圖（圖3）。

四、通信協(xié)議的設(shè)置

本系統(tǒng)實現(xiàn)的是多點通信，故通信協(xié)議有兩種方式：一種是主機采取巡檢的方式，向各個分機索要相關(guān)數(shù)據(jù)，另一種則是由各個分機有數(shù)據(jù)要傳給主機數(shù)據(jù)時，向主機發(fā)送一個發(fā)送數(shù)據(jù)的請求，等到主機響應(yīng)之后，向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，并在結(jié)束時發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志。

第一種方案：在通信的時候可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，盡管有多個分機在通信，但主機可以保證在具體的某一時刻，只有一個機器在傳輸數(shù)據(jù)，這樣就可以避免其他主機發(fā)送的數(shù)據(jù)對其造成干擾，但是這樣采取巡檢的方式，在主機比較多的情況下，就會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩虝貉訒r，適用于分機比較少的小系統(tǒng)。

第二種方案：在通信的時候可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，在通信過程中，某個分機的數(shù)據(jù)有更新時，可以馬上向主機發(fā)送更新數(shù)據(jù)的請求，這樣就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新。但是這樣通信的弊端在于，有多個分機同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，會造成通信干擾，從而干擾數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，適用于分機比較多的系統(tǒng)。

綜上所述，本系統(tǒng)采用第一種通信方案，即采取主機巡檢的方式。

五、結(jié)論

本次設(shè)計所進行的主要工作是多點無線智能通信系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)一個主機多個分機順利通信的同時，保證在默認(rèn)主機出現(xiàn)未知故障的時候，有遞補主機，來完成各個分機的數(shù)據(jù)收集和匯總的過程。本設(shè)計解決了實驗室狀態(tài)下多臺機器人工作時的數(shù)據(jù)交互性，實現(xiàn)了分機較多狀態(tài)下實時數(shù)據(jù)的更新和主機共享，便于及時排除工作狀態(tài)中的故障，影響聯(lián)機工作機器人的動作準(zhǔn)確性和時效性

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