【正文】 15 nRF24L01模 塊原理圖 ................................................................ 17 溫度傳感器 DS18B20 ......................................................................... 17 DS18B20管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu) .................................................. 18 DS18B20的工作原理 .................................................................. 20 DS18B20的硬件設(shè)計 .................................................................. 22 顯示模塊 ........................................................................................... 23 接收端顯示模塊 ....................................................................... 23 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 IV 發(fā)送端顯示模塊 ....................................................................... 24 報警電路 ........................................................................................... 25 接收端與 PC機(jī)通信 ........................................................................... 25 電源電路設(shè)計 .................................................................................... 26 其他外圍電路 ............................................................................. 27 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................................................. 28 單片機(jī)軟件設(shè)計 ................................................................................ 28 發(fā)送端軟件設(shè)計 ....................................................................... 28 接收端軟件設(shè)計 ....................................................................... 29 4 系統(tǒng)仿真 .................................................................................................... 30 電源電路的仿真 ................................................................................ 30 +5V電源電路仿真 .................................................................... 30 發(fā)送端溫度采集與顯 示仿真 ............................................................... 30 接收端 LCD1602顯示溫度仿真 ................................................... 31 5 硬件電路板設(shè)計 .......................................................................................... 33 系統(tǒng)硬件原理圖 ................................................................................ 33 發(fā)送端原理圖 .......................................................................... 33 接收端原理圖 .......................................................................... 34 系統(tǒng) PCB圖 ....................................................................................... 36 發(fā)送端 PCB圖 .......................................................................... 36 接收端 PCB圖 .......................................................................... 37 硬件制作 ........................................................................................... 37 硬件調(diào)試 ........................................................................................... 39 硬件調(diào)試結(jié)果 .................................................................................... 39 6 nRF24L01應(yīng)用于無線組網(wǎng) ..................................... 41 無線組網(wǎng)的意義及研究價值 ............................................................... 41 通信模型及協(xié)議設(shè)計 ......................................................................... 41 總結(jié) ............................................................................................................... 43 致謝 ............................................................................................................... 45 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 46 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 1 前言 隨著社會的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無線通信進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活各個方面。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(jìn)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 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(jī)作為主控芯片。 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。 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。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。 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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)上，構(gòu)成一個最小然而很完善的計算機(jī)系統(tǒng)。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。 32個雙向 I/O 口 178。 中斷喚醒省電模式 178。 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。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(dāng)做 I/O 用時可以推動 8 個 LS的 TTL 負(fù)載。 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(fù)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堋? ： RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 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。 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。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入空閑模式 2。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。C~+125176。現(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。 DS18B20 的工作原理 DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。在上電復(fù)位時其值將被刷新。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)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。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。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。應(yīng)答脈沖能保持 60～ 240μs 。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。 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(jī)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。 繼電器連接發(fā)送端單片機(jī) 口。流程圖如 。由 LCD1602 液晶顯示器顯示。 單片機(jī)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。 報警電路接單片機(jī)的 腳。串口通信一邊接單片機(jī)的 RXD 和 TXD，一邊連接 PC 機(jī)。 無線模塊控制模塊：無線模塊由 P2 口控制。顯