【正文】 當HFREQ_PLL=“0”，通道頻差為100KHz，當HFREQ_PLL=“1”， 通道頻差為200KHz，應用工作頻率的選擇必須使用Shock范圍內，其具體的工作頻率對應的設置如表2。表2 nRF905工作頻率的設置表工作頻率HFREQ_PLLCH_NO[0][001001100][0][001101011][0][001101100][0][001111011][1][001010110][1][001110101][1][001110110][1][001111101][1][100011111][1][100100000][1][110011111] 高頻頭輸出接口電路 nRF905模塊引出的高頻頭引出的管腳接口及實物圖如圖5所示。圖5 nRF905模塊引出的高頻頭管腳接口及實物圖 nRF905模塊各管腳說明如表3，其中 VCC腳接電壓范圍為 ~，不能在這個區(qū)間之外。除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機IO口直接相連，無需電平轉換。若硬件上沒有SPI的單片機，可以用普通單片機IO口模擬SPI，不需要單片機SPI模塊介入，只需添加代碼模擬SPI時序即可。 表3 nRF905高頻頭管腳說明圖管腳名稱管腳功能說明1VCC電源電源+~ DC 2TX_EN數(shù)字輸入TX_EN= 1 TX 模式 TX_EN= 0 RX 模式 3TRX_CE數(shù)字輸入使能芯片發(fā)射或接收 4PWR_UP數(shù)字輸入芯片上電 5uCLK時鐘輸出本模塊該腳廢棄不用，向后兼容 管腳名稱管腳功能說明6CD數(shù)字輸出載波檢測 7AM數(shù)字輸出地址匹配 8DR數(shù)字輸出接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9MISOSPI 接口SPI 輸出 10MOSISPI 接口SPI 輸入 11SCKSPI 時鐘SPI 時鐘 12CSNSPI 使能SPI 使能 13GND地接地 14GND地接地 AT89S52單片機At89S52單片機有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。單片機外圍電路首先由復位電路、晶振電路，使能信號置高構成最小系統(tǒng)，保證其正常運行，在P0口處，加上了10K的上拉電阻，并從P0口外接部分開關和發(fā)光二極管，nRF905高頻頭的引腳與單片機相連，串口連接MAX232最終連接到主機串口，其具體的連接方式如圖6所示。圖6 單片機硬件連接原理圖 單片機與nRF905通信單片機與nRF905高頻頭通信模塊是本系統(tǒng)中硬件電路的核心元件，由單片機的I/O口分別控制nRF905模塊狀態(tài)連接口（AM、DR、CD）、模式接口（PWR_UP、TRX_CE、TX_EN）、和SPI接口（CSN、SCK、MIOS、MOSI）。其連接方式為如下表4。表4 nRF905和單片機連接方式Nrf905AT89S51狀態(tài)連接口AMP1^5DRP1^4CDP1^6模式接口PWR_UPP1^2TRX_CEP1^1TX_ENP1^0SPI接口CSNP3^4SCKP3^3MISOP1^7MOSIP3^2對于單片機，可以利用通用的I/O口模擬ISP接口進行通信。nRF905模塊所有配置字都是通過模擬SPI接口送給RF905。模擬SIP接口的工作方式可通過SPI指令進行設置。當RF905處于空閑模式或關機模式時，SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。1. SPI接口寄存器SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。 SPI 接口由5個內部寄存器組成執(zhí)行寄存器的回讀模式來確認寄存器的內容。SPI接口只有在掉電模式和Standby模式是激活的。其原理圖如圖7。各寄存器的作用如下：圖7 SPI寄存器內部原理圖（1）狀態(tài)寄存器：包含數(shù)據(jù)就緒DR 和地址匹配AM 狀態(tài)。 （2）RF配置寄存器：包含收發(fā)器的頻率，輸出功率等配置信息。 （3）發(fā)送地址：寄存器包含目標器件地址字節(jié)長度由配置寄存器設置。 （4）發(fā)送有效數(shù)據(jù)：寄存器包含發(fā)送的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)字節(jié)長度由配置寄存器設置。（5）接收有效數(shù)據(jù)：寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)字節(jié)長度由配置寄存器設置在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準備就緒DR 指示。2. SPI 接口工作時序 SPI讀寫時序原理圖如圖8圖9，nRF905與單片機模擬SPI接口通信，對nRF905進行讀、寫操作時, 通過CSN的由高到低的跳變來使能nRF905。nRF905內置完整的通信協(xié)議, 軟件設計主要集中在實現(xiàn)對nRF905模塊的有效初始配置, 以及MCU與nRF905模塊之間SPI通信的實現(xiàn)。其中須保證MCU與nRF905模塊時序的一致, 并充分考慮nRF905模塊對時序的要求。圖8 SPI讀時序操作 圖9 SPI讀時序操作 單片機與主機通信單片機與PC機通信是通過串口TXD、RXD完成，其中包含了TTL電平與RS232電平之間的轉換，本系統(tǒng)中，采用MAX232芯片用來做電平轉換。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標準串口設計的接口電路,使用+5v單電源供電，其硬件原理圖如圖10。MAX232內部結構包括三個部分：電荷泵電路、數(shù)據(jù)轉換通道、供電。（1）電荷泵電路由6腳和4只電容構成。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。（2）數(shù)據(jù)轉換通道由11114腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。（3）供電，15腳DNG、16腳VCC使用5V電壓供電。圖10 MAX232電平轉換硬件原理圖 單片機程序下載模塊ATMEGA16單片機支持在線編程，因此只需將單片機的對應引腳與ISP下載器相連即可完成單片機的在線編程。本文使用的ISP下載器的引腳定義如圖11所示。如果用編程器燒寫單片機的程序存儲器，每修改一次程序就要拔下芯片編程后在插入系統(tǒng)中運行，這樣不但麻煩，而且很容易對芯片和電路板造成損傷。圖11 ISP下載接口電路圖 DS18B20溫度傳感器 溫度傳感器概述溫度傳感器選擇新一代產(chǎn)品中性能最好的DS18B20，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在10~+85176。C范圍內,精度為177。176。C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。其封裝圖如圖12,共有PR35和SOSI兩種封裝方式，本系統(tǒng)采用PR35封裝。 圖12 DS18B20 PR35和SOSI封裝 溫度傳感器構成及原理DS18B20內部結構主要由三部分構成：64位激光ROM、溫度傳感器、非易失性溫度警告觸發(fā)器TH和TL。器件從單線的通信線取得其電源，在信號線為高電平的時間周期內，把能量貯存在內部的電容器中，在單信號線為低電平的時間期內斷開此電源，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹?。作為另一種可供選擇的方法DS18B20也可以用外部5V電源供電。圖13中所示的是DS18B20內部方框圖。圖13 DS18B20原理結構圖與DS18B20的通信經(jīng)過一個單線接口。在單線接口情況下，在ROM操作未定建立之前不能使用存儲器和控制操作，主機必須首先提供五種ROM操作命令之一：Read ROM、Match ROM、Search ROM、Skip ROM、Alarm Search。這些命令對每一個器件的64位激光ROM部分進行操作。如果在單線上有許多器件，那么可以挑出一個特定的器件，并給總線上的主機指示存在多少淺見及其類型。在成功地執(zhí)行了ROM操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機可以提供李忠存貯器和控制操作命令操作之一。 溫度傳感器寄生電源圖14中顯示寄生電源路。當DQ或VDD引腳為高電平，這個電路便“取”得電源。只要符合制定的定時和電壓要求，DQ將提供足夠的功率。為了使DS18B20能完成準確的溫度變換，當溫度變化發(fā)生時，DQ線上必須提供足夠的功率。因為DS18B20在同一條DQ線上而且企圖同時變換，則這一問題變得特別尖銳。有兩種方法確保DS18B20在其有效變換期內得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換時，在DQ線上提供一強的上拉。通過使用 MOSFET把DQ線直接拉到電源這一點。當使用寄生電源方式時，VDD引腳必須連接到地。本系統(tǒng)向DS18B20供電的另一種方法是通過使用連接到VDD引腳的外部電源。這種方法的優(yōu)點就是在DQ線上不要求強拉?？偩€上主機不需向上連接便在溫度變換期間是線保持高電平。 圖14 DS18B20兩種寄生電源路 傳感器溫度測量DS18B20通過門開通期間內低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時鐘個數(shù)技術來測量溫度，而門開通過期有高溫度系數(shù)的振蕩器軍頂，計數(shù)器予置對應于的基數(shù)，如果在門開通結束前計數(shù)器達到零，那么溫度寄存器將增量，指示溫度高于。同時，計數(shù)器用斜率累加器電路所決定的值進行予置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進行補償。時鐘再次是計數(shù)器計值至他達零。如果門開通時間仍未結束，那么此過程再次重復。傾斜累加器用于補償振蕩器溫度特性的非線性。通過改變溫度每升高一度，計數(shù)器必須經(jīng)歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償，因此，為了獲得所需的分辨率，計數(shù)器的數(shù)值以及給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)二者必須都知道。通過此計算，在DS18B20內部完成以提供的分辨率，溫度讀數(shù)以16位、符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供。DS18B20以的增量值，在至的范圍內測量溫度。具體計算方法是讀出溫度，并從讀的值截去位（最低有效位），這個值便是TEMP_READ。然后可以讀留在計數(shù)器內的值。此值是門開通期停止之后技術剩余所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（COUNT_PER_C）。 DHT11傳感器 DHT11溫濕度傳感器概述DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術。該產(chǎn)品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝和實物如圖15所示。 圖15 DHT11引腳圖及實物圖 DHT11構成及其工作原理傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接用戶MCU發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉換到高速模式，等待主機開始信號結束后，DHT11發(fā)送響應信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù)。從模式下，DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號，DHT11不會主動進行溫濕度采集。采集數(shù)據(jù)后轉換到低速模式，其與單片機連接原理如如圖16。圖16 DHT11和MCU連接原理圖DATA 用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。具體格式如下： 數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗和。DHT11與單片機空通信過程如圖17。總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低，必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發(fā)送80us低電平響應信號。主機發(fā)送開始信號結束后,延時等待2040us后, 讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖17 DTH11與單片機通信過程 測量分辨率DHT11的溫度濕度數(shù)據(jù)都是以8bit數(shù)據(jù)表示，其測量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零。則其溫度測量精度為，濕度測量精度為177。5％RH。