【正文】 不能直接接單片機(jī)串口，需要進(jìn)行曼徹斯特 編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的 1/3） 不能直接接單片機(jī)串口，需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的 1/3） 不能直接接單片機(jī)串口，需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的 1/3） 發(fā)射電流5dBmoutput 9mA 17mA 45mA 10mA 91mA 接收電流433MHz 11mA + amp。 nRF2401 狀態(tài)字： nRF2401 具有 144 位狀態(tài)字 。 ADDRESS 為接收方通道硬件地址段 ， 可設(shè)定為 8 bit~40 bit， 只有符合本機(jī)硬件地址的數(shù)據(jù)幀才會(huì)被接收 。 其電器特性與 nRF2401 基本相同。如果兩個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有收到有效的數(shù)據(jù)幀頭 ， 則視為雜波干擾 ， 重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中 ， 干擾信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù) 0x55 的幾率非常小 ， 這樣處理可以確保數(shù)據(jù)傳輸正確。 12V，因此在 TTL 電平的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 COM 口前應(yīng)進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。在天線端采用的負(fù)載阻抗是 400Ω。 圖 是晶振電路原理圖。 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –23– 圖 晶振電路原理圖 圖 上電復(fù)位電路原理圖 ATMEL 89S51 XTAL2 XTAL1 VSS C1 C2 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –24– 圖 上電開(kāi)關(guān)復(fù)位電路原理圖 圖 AT89S51 最小系統(tǒng) 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –25– 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用四位共陰極數(shù)碼管顯示，原理圖如圖 所示：顯示共有四位，用動(dòng)態(tài)顯示，八位位碼和四位段碼由兩片 74HC374 輸出，位碼經(jīng) ULN20xx 倒相驅(qū)動(dòng)后選擇相應(yīng)顯示位。 (2)復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)振蕩器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果在單片機(jī)的 /RST 引腳保持 2 個(gè)時(shí)鐘周期的 (24 個(gè)振蕩周期 )高電平，則單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作，以后每個(gè)周期執(zhí)行一次，直至 RST 變低。 圖 差分方式天線應(yīng)用設(shè)計(jì) 元器件參數(shù) 電路中的元器件參數(shù)如下表 所示： 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –21– 表 nRF2401 元器件參數(shù) 元件 名稱 說(shuō)明 封裝 數(shù)值 單位 C1 NP0 ceramic chip capacitor, (Crystal oscillator) 0603 22 pF C2 NP0 ceramic chip capacitor, (Crystal oscillator) 0603 22 pF C3 X7R ceramic chip capacitor, (PLL loop filter) 0603 820 pF C4 X7R ceramic chip capacitor, (PLL loop filter) 0603 15 nF C5 X7R ceramic chip capacitor, (Supply decoupling) 1206 uF C6 X7R ceramic chip capacitor, (Supply decoupling) 0603 100 nF C7 X7R ceramic chip capacitor, (Supply decoupling) 0603 1 nF C8 NP0 Ceramic chip capacitor, (Supply decoupling) 0603 100 pF C9 NP0 ceramic chip capacitor, (Supply decoupling) 0603 100 pF C10 NP0 ceramic chip capacitor, (Antenna tuning) 0603 pF C11 NP0 ceramic chip capacitor, (Antenna tuning) 0603 0603 pF L1 VCO inductor, Q45 433 MHz 0603 22 nH R1 chip resistor, (Crystal oscillator) 0603 0603 MΩ R2 chip resistor, (PLL loop filter) 0603 KΩ R3 chip resistor, (Transmitter power setting) 0603 22 KΩ R4 chip resistor, (Antenna Q reduction) 0603 18 KΩ X1 Crystal MHz 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –22– 5 系統(tǒng)下位機(jī)的設(shè)計(jì) 硬件的設(shè)計(jì) 基本單元設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中選用 ATMEL (愛(ài)特梅爾 )公司 的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)AT89S51。在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面，軟件至少應(yīng)提供二進(jìn)制、純文本兩種文件格式，以方便數(shù)據(jù)導(dǎo)入到其它數(shù)據(jù)處理軟件中進(jìn)行各種分析。 系統(tǒng)控制軟件采集功能包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的控制及采樣數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示和存儲(chǔ)。取數(shù)據(jù)命令發(fā)送成功后 ， 等待傳感器模塊返回信息。系統(tǒng)使用 9600 的波特率 ， 發(fā)送兩個(gè)字節(jié) ，加上起始位和停止位大致需要的時(shí)間為 。 基于 PTR20xx 無(wú)線通信數(shù)傳 系統(tǒng) 在本文所述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在無(wú)線部分，本文使用了 PTR20xx 模塊，它是基于nRF401 的無(wú)線通信數(shù)傳 系統(tǒng) ，實(shí)際上，其電路結(jié)構(gòu)即是前述的 nRF2401 的典型電路。 nRF2401 在突發(fā)模式下的幀格式見(jiàn)圖 ： PREAMBLE ADDRESS PAYLOAD CRC 圖 突發(fā)模式下的幀格式 nRF2401 數(shù)據(jù)幀格式 PRE2AMBLE 為數(shù)據(jù)包頭 ， 可設(shè)為 4 bit 或 8 bit。 （ 4） CRC：使 nRF2401 能夠生成 CRC 校驗(yàn)碼和譯碼 。所以 nRF2401 是業(yè)界體積最小、功耗最少、外圍元件最少的低成本射頻系統(tǒng)級(jí)芯片。 系統(tǒng)的上位機(jī)是由基于 LabVIEW 的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 組成。 公式節(jié)點(diǎn)尤其適用于含有多個(gè)變量或較為復(fù)雜的方程 ， 以及對(duì)已有文本代碼的利用。使用 While 循環(huán)的條件接線端也可進(jìn)行基本的錯(cuò)誤處理 。當(dāng)條件接線端為 真 （ T） 時(shí)停止 時(shí)， While 循環(huán)將執(zhí)行其子程序框圖直到條件接線端接收到一個(gè)TRUE 值。因此被稱為工程師和科學(xué)家的語(yǔ)言。 PTR20xx 的基本應(yīng)用電路如圖 所示： 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –10– 圖 PTR20xx 的基本應(yīng)用電路 在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中采用 基于 LabVIEW 的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng) 。由于所傳送的信號(hào)只有高低電平兩個(gè)取值，即使收到的波形出現(xiàn)一定失真，仍可能解調(diào)出正確的原始信號(hào)，因此數(shù)字傳輸?shù)目垢蓴_能力強(qiáng)。與傳統(tǒng)的無(wú)線收發(fā)射頻裝置相比，無(wú)線射頻收發(fā)一體型芯片具有電磁兼容性好、耗電量低、體 積小、外圍電路簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸安全性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在各種嵌入系統(tǒng)、家電、軍工等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 射頻 (Radio Frequency RF)技術(shù)使用幾個(gè)特 定頻率中的一個(gè)頻率傳輸數(shù)據(jù)，相鄰的WLAN 使用不同頻率。但是還不成熟，存在一些問(wèn)題需要解決?；鶐ф溌房刂破髫?fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。 藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換與分組交換的 結(jié)合。 CDMA 技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。 短距離無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn) 高速傳輸標(biāo)準(zhǔn) 50Mbps 中速傳輸標(biāo)準(zhǔn) 50Mbps~1Mb 低速傳輸標(biāo)準(zhǔn) 1Mbps UWB(Ultra Wide Band) IEEE Bluetooth IEEE ZigBee (IEEE ) 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –6– 隨著后 PC 時(shí)代的來(lái)臨， 所有的個(gè)人、家庭或企業(yè)的電器設(shè)備皆朝向可攜帶式與可通訊式設(shè)備發(fā)展，因此短距離的無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn)也被制定且逐漸占有重要的地位。利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、傳輸特性基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –5– 好等優(yōu)勢(shì)，為現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供一種便捷的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，代表著工業(yè)控制及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、通信、測(cè)控等技術(shù)采集、記錄和顯示現(xiàn)場(chǎng)的各種物理參量，以供管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作者參考的系統(tǒng)是現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用于獲取各種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。 無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) 第一代無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) 第二代無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) 第二．五代無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) 第三代無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) AMPS TACS ETA CS NAMTS GSM CDMA GPRS EDGE CDMA20xx CDMA20 WCDM TDSCDMA 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –4– （ 2） 第二代（ 2G）無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn) 第二代無(wú)線移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn)采用數(shù)位式通訊技術(shù)，將傳輸?shù)恼Z(yǔ)音與數(shù)據(jù)以數(shù)位方式加以編碼與調(diào)變，其主要的功能仍為提供語(yǔ)音移動(dòng)通訊的需求。 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) –3– 2 現(xiàn)有無(wú)線通信 系統(tǒng) 無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展 無(wú) 線通訊技術(shù)的萌芽可以追溯到有線通訊系統(tǒng)。發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過(guò)軟件設(shè)置完成。 (5) 硬件電路和軟件程序的綜合調(diào) 試。利用無(wú)線收發(fā)芯片 nRF2401 作為通信芯片 ， 實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與從機(jī)的通信 ， 從而使改良后的系統(tǒng)具備了計(jì)算機(jī)無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng) [2]實(shí)時(shí)控制的功能 。 nRF2401 基于 nRF2401的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng) III 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 1 緒論 ......................................................................................................................................... 1 課題研究的目的和意義 .............................................................................................. 1 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 .............................................................................................. 1 2 現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng) ................................................................................................................. 3 無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展 .................................................................................................. 3 無(wú)線通信技術(shù)的種類 .................................................................................................. 6 3 遠(yuǎn)程無(wú)線溫度 巡檢 監(jiān)控系統(tǒng) ................................................................................................. 9 系統(tǒng)特點(diǎn) ...................................................................................................................... 9 系統(tǒng)功能 ..............................................................