【正文】 S1D 2D +3G N D4s h e l l5s h e l l6U S BU S B12345J 3C O N 5R 21 0D I OL E DC 1 +1C 1 3C 2 +4C 2 5V s +2V s 6V C C1 6G N D1 5T 1 I N1 1T 1 O U T1 4T 2 I N1 0T。 報警電路接單片機的 腳。接入后發(fā)光二極管點亮。 單片機最小系統(tǒng)： X1， X2 接外部振蕩電路， RESET 端接復(fù)位電路，EA 端接高。 顯示模塊： P1 口接無線模塊的控制端 口。由 LCD1602 液晶顯示器顯示。 P0 口接 4 位數(shù)碼管段選端， 分別接數(shù)碼管位選段 S4S1。流程圖如 。 配 置 n R F 2 4 L 0 1 發(fā) 送 模 式復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0開 始發(fā) 送 跳 過 R O M 命 令開 始 溫 度 轉(zhuǎn) 換讀 取 溫 度 值 繼 電 器 工 作溫 度 顯 示數(shù) 據(jù) 經(jīng) n R F 2 4 L 0 1 發(fā) 送發(fā) 送 成 功 ？溫 度過 高Y N圖 發(fā)送端程序流程圖 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 29 接收端軟件設(shè)計 本系統(tǒng)接收端采用 nRF24L01 無線模塊接收發(fā)送端傳來的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機 AT89S52 在 LCD1602 液晶顯示器上顯示。 繼電器連接發(fā)送端單片機 口。該電路是把 市電 220V 交流電壓經(jīng)電壓器降壓至 8V， 輸入進行全橋整流，成為脈動直流，經(jīng)過，一級濾波后送至 三端穩(wěn)壓集成電路lm7805 穩(wěn)壓，再經(jīng)二級濾波后即為＋ 5V輸出，圖 管組成了全橋整流電路， C1， C3 是一級濾波電容， U1 是穩(wěn)壓管lm7805， C4 是二級濾波電容。 Q18 5 5 0U 1 3B E L LBR1 0 0V C CP 3 7 圖 接收端報警電路 接收端與 PC 機通信 本系統(tǒng) 采用 MAX232 來完成 TTL EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會）雙向電平轉(zhuǎn)換。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 24 D0D1D2D3D4D5D6D7P 27P 2512345678910111213141516J 13C O N 16R3P O T 1V C CP 26 圖 LCD1602液晶顯示模塊電路圖 發(fā)送端顯示模塊 本設(shè)計在發(fā)送端部分采用數(shù)碼管顯示， P0 由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為數(shù)據(jù)輸出。如圖： 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 23 GND1I/ O2V C C3U2D S 1 8 B 2 0V C CP 3 3 圖 DS18B20硬件連接圖 顯示模塊 本系統(tǒng)顯示模塊分兩種： 接收端顯示模塊用 LCD1602 液晶模塊。DSl8820 在讀時隙開始 15μs 后開始采樣總線電平。應(yīng)答脈沖能保持 60～ 240μs 。 與 DS18B20 的所有通訊都是由一個單片機的復(fù)位脈沖和一個DS18B20 的應(yīng)答脈沖開始的。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時間。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細介紹。存儲器操作指令的功能是命令 18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。至此，通信雙方已經(jīng)達成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與 18B20 間的數(shù)據(jù)通信。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作。在上電復(fù)位時其值將被刷新。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。 DS18B20 的工作原理 DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可 以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的?，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。C 。C~+125176。 表 2：常用配置寄存器 地址（ H） 寄存器名稱 功能 00 CONFIG 設(shè)置 24L01 工作模式 01 EN_AA 設(shè)置接收通道及自動應(yīng)答 02 EN_RXADDR 使能接收通道地址 03 SETUP_AW 設(shè)置地址寬度 04 SETUP_RETR 設(shè)置自動重發(fā)數(shù)據(jù)時間和次數(shù) 07 STATUS 狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(tài) 0A~0F RX_ADDR_P0~P5 設(shè)置接收通道地址 10 TX_ADDR 設(shè)置接收接點地址 11~16 RX_PW_P0~P5 設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 17 nRF24L01 模塊原理圖 nRF24L01 單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振，偏置電阻，去耦電容。與 SPI 相關(guān)的指令共有 8個，使用時這些控制指令由 nRF24L01 的 MOSI 輸入。最后接收成功時，若 CE 變低，則 nRF24L01 進入空閑模式 1。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進入空閑模式 2。若未收到應(yīng)答，基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 15 則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 14 在掉電模式下電流損耗最小，同時 nRF24L01 也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端 ， 微處理器可通過此引腳配置 nRF24L01： IRQ：中斷標志位 ； VDD：電源輸入端 ； VSS：電源地 ； XC2， XC1：晶體振蕩器引腳 。 nRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制 ； 硬件集成 OSI 鏈路層 ； 具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能 ； 片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼 ； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s； 125 個頻道 ； 與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容 ； QFN20 引腳 4 mm179。 單片機最小系統(tǒng)如圖 ： 圖 單片機最小系統(tǒng) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 C 5 2C13 0 p FC23 0 p FX11 2 M H zX1X2V C CR11 0 KC31 0 u FR E S E TP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 7P 2 6D0D1D2D3D4D5D6D7R E S E T R X DT X DA L EP S E NIN T 0IN T 1T0T1RDWRX1X2基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 12 單片 nRF24L01 無線模塊 nRF24L01 芯片概述 nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。 ： RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 ： INT1,外部中斷 1 輸入。 PORT3（ ― ）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控 制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。如果是使?8052 或是 8032 的話， 又當作定時器 2 的外部緩沖輸入腳，而 P。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當做 I/O 用時可以推動 8 個 LS的 TTL 負載。因此在 8031 及 8032中， EA 引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。 靈 活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 178。 中斷喚醒省電模式 178。 全雙工 UART 串行中斷口線 178。 32個雙向 I/O 口 178。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微機控制系統(tǒng)。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 6 報 警 電 路A T 8 9 S 5 2P C 機L C D 1 6 0 2 液 晶 顯示 器n R F 2 4 L 0 1 無 線 模 塊 圖 接收端系統(tǒng)方框圖 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 7 2 主要芯片介紹和系統(tǒng)模塊硬件設(shè)計 AT89S52 單片機是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運算能力（如算術(shù)運算、邏輯運算 、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（ CPU） ,隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），只讀程序存儲器（ ROM），輸入輸出電路（ I/O口），可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口（ SCI），顯示驅(qū)動電路（ LCD或 LED 驅(qū)動電路），脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機上，構(gòu)成一個最小然而很完善的計算機系統(tǒng)。發(fā)送端用 7 段數(shù)碼管顯示。12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及 ASCII碼，而且能夠繪制圖片，描點畫線，設(shè)計成比較理想的結(jié)果。 使用 DS18B20 線路簡單，編程容易，但是比 AD590 精度低。 AD590 測量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場合由于 AD590 精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。 方案二：采用 NRF24L01 無線射頻模塊進行通信， NRF24L01 是一款高速低功耗的無線通信模塊。 考慮到此系統(tǒng)需要不用到 ADC，從性能和價格上綜合考慮我們選擇方案一，即用 AT89S52 作為本系統(tǒng)的主控芯片。但其價格比較昂貴，而且是 TPFQ 貼片封裝，不利于焊接，需要 PCB 制板，大大增加了成本和開發(fā)周期。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 3 1 系統(tǒng)方案分析與選擇論證 系統(tǒng)方案設(shè)計 主控芯片方案 方案一：采用傳統(tǒng)的 AT89S52 單片機作為主控芯片。 本系統(tǒng)的設(shè)計采用了 Nordic 公司新推出的工作于 頻段 NRF24L01 射頻芯片，由 AT89S52單片機控制 實現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信。如今很多家庭都會安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進行遙控通風(fēng)等操作，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度 濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 2 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測，還是糧倉的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。 關(guān)鍵字： 單片機 AT89S52 無線傳輸 nRF24l01 DS18B20 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 II Abstract Temp