【文章內(nèi)容簡介】 0℃ 濕度 60%RH 以下 。 18 NRF905 無線模塊 NRF905 簡介 NRF905單片無線收發(fā)器是 挪威 Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為 ， 32引腳 QFN封裝（ 5mm5mm ），工作于 433/868/915MHz3個 ISM頻道 。 NRF905可以自動完成處理字頭和 CRC（循環(huán)冗余碼校驗）的工作，可由片內(nèi)硬件自動完成 曼徹斯特編碼 /解碼，使用 SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗 非常低，以 10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有 11mA，在接收模式時電流為 。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。 ShockBurst工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過 SPI接口進行編程配置。 NRF905的實物如圖 13所示 : 圖 13 NRF905 模塊 工作模式 NRF905采用 Nordic公司的 VLSI ShockBurst技術(shù)。 ShockBurst技術(shù) 使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速 MCU來進行數(shù)據(jù)處理/時鐘覆蓋。通過將與 RF協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)， nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個 SPI接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決 19 定。 NRF905通過 ShockBurst工作模式在 RF以最大速率進行連接時降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在 ShockBurst RX模式中，地址匹配 AM和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 DR信號通知 MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在 ShockBurst TX模式中， nRF905自 動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和 CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 DR信號通知 MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊?，這意味著降低 MCU的存儲器需求也就是說降低 MCU成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。 基本特點 NRF905 無線收發(fā)模塊體積 小、精度高、工作穩(wěn)定、抗干擾性強、通信穩(wěn)定。 芯片結(jié)構(gòu)如圖 14所示： 圖 14 NRF905 芯片結(jié)構(gòu) 芯片各部分功能及性能介紹： (1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 ； (2) 接收發(fā)送功能合一，收發(fā)完成中斷標(biāo)志 ； (3) 170個頻道，可滿足多點通訊和跳頻通訊需求 ，實現(xiàn)組網(wǎng)通訊 TDMACDMAFDMA (4) 內(nèi)置硬件 8/16 位 CRC校驗，開發(fā)更簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定 ； (5) 工作電壓 ，低功耗，待機模式僅 ； (6) 接收靈敏度達 100dBm； (7) 收發(fā)模式切換時間 650us； 20 (8) 每次最多可發(fā)送接收 32 字節(jié)，并可軟件設(shè)置發(fā)送 /接收緩沖區(qū)大 小2/4/8/16/32 字節(jié) ； (9) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 ； (10) 最大發(fā)射功率 10 毫瓦，發(fā) 射模式：最大電流 30mA；接收模式：電流 (12) 標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 ； (11) 內(nèi)置 SPI 接口，也可通過 I/O口模擬 SPI 實現(xiàn) ， 最高 SPI 時鐘可達 10M (13) 采用高精度貼片晶振及品牌阻容元件，性能更優(yōu)，工作更穩(wěn)定。 (14) 尺寸小巧，不含天線 25mm*19mm； (15) 發(fā)射速率 5 0 Kbps，外置 433MHz 天線，空曠通訊距離可達 200300 米 。 NRF905引腳圖如圖 15所示： VCC1TX_EN2TRX_CE3PWR_UP4UCLK5CD6AM7DR8MISO9MOSI10SCK11CSN12GND13GND14U3NRF905P31P30P17P16P10P11P12P13P14P15GNDGND 圖 15 NRF905引腳圖 管腳及功能如表 2所示： 表 2 NRF905管腳功能 管腳 名稱 管腳功能 說明 1 VCC 電源 電源 +~ DC 2 TX_EN 數(shù)字輸入 TX_EN= 1 TX 模式 TX_EN= 0 RX 模式 3 TRX_CE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接收 4 PWR_UP 數(shù)字輸入 芯片上電 21 5 uCLK 時鐘輸出 本模塊該腳廢棄不用，向后兼容 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時鐘 SPI 時鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 地 接地 14 GND 地 接地 說明 :(1) VCC 腳接電壓范圍為 ~ 之間，不能在這個區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。推薦電壓 左右 (2) 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(zhuǎn)換。當(dāng) 然對 3V 左右的單片機更加適用 (3) 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 (4) 13 腳、 14 腳為接地腳 ,需要和母板的邏輯地連接起來 (5) 排針間距為 100mil,標(biāo)準(zhǔn) DIP 插針，如果需要其他封裝接口，比如密腳插針，或者其他形式的接口，可以聯(lián)系我們定做 (6) 與 51 系列單片機 P0 口連接時候，需要加 10K 的上拉電阻 ,與其余口連接不需要 (7) 其他系列的單片機，如果是 5V的，請參考該系列單片機 IO口輸出電流大小，如果超過 10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊 ! 如果是 的，可以直接和 RF905 模塊的 IO 口線連接。 模塊引腳和電氣參數(shù)說明 ： RF905 單片無線收發(fā)器工作在 433/868/915MHZ 的 ISM 頻段由一個完全集成的頻率調(diào)制 22 器一個帶解調(diào)器的接收器一個功率放大器一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成ShockBurst 工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼 和 CRC 可以很容易通過 SPI 接口進行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為＋ 10dBm 時發(fā)射電流為 30mA 接收電流為 . 進入 POWERDOWN 模式可以很容易實現(xiàn)節(jié)電。 RF905 模塊性能參考數(shù)據(jù)如表 3所示： 表 3 NRF905 性能參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 單位 最低工作電壓 V 最大發(fā)射功率 10 dBm 最大數(shù)據(jù)傳輸率曼切斯特編碼 50 kbps 輸出功率為 10 dBm 時工作電流 9 mA 接收模式時工作電流 mA 溫度范圍 40 to +85 ℃ 典型靈敏度 100 dBm POWERDOWN 模式時工作電流 uA RF905 模塊工作電壓與最大發(fā)射增益參考數(shù)據(jù)如表 4 所示： 表 4 NRF905 工作電壓與發(fā)射增益 工作電壓 (模塊 VCC 供電電壓 ) 模塊最大發(fā)射增益 (dBm) 23 + + + +10dBm 控制模塊 為了實現(xiàn)對溫濕度的控制功能，設(shè)計一個繼電器控制電路模塊。這個模塊主要是通過對繼電器的控制來實現(xiàn)的。繼電器采用的是 5v 驅(qū)動的五腳繼電器?？刂齐娐穲D如圖 16 所示： D151N4007Q5S8550P21GNDVCCVCC123P5接線端子45123J5GNDD111N4007Q1S8550P25GNDVCCVCC123P1接線端子45123J1GNDD121N4007Q2S8550P24GNDVCCVCC123P2接線端子45123J2GNDD141N4007Q4S8550P22GNDVCCVCC123P4接線端子45123J4GND470R11470470R12470470R14470470R15470 圖 16 繼電器控制電路 從原理圖可以看到，我們設(shè)計中包含了 4個繼電器?？刂圃硎牵涸跓o任何控制信號的時候三極 管截止，繼電器未吸和，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮。當(dāng)單片機給一個低電平信號時三極管導(dǎo)通，繼電器吸和，對應(yīng)的發(fā)光二極管滅。發(fā)光二極管的限流電阻選用的是常用的 470歐姆的電阻，三極管選用的是 9012（ PNP） ,為了達到合適的驅(qū)動電流，三極管基極電阻選用的是 1k的電阻。 24 4 軟件設(shè)計 采集板程序流程如圖 17 所示： 圖 17 采集板程序設(shè)計流程圖 接受控制板程序流程如圖 18 所示： 圖 18 接受控制板程序設(shè) 計流程圖 溫度采集 濕度采集 ADC0809轉(zhuǎn)化 NRF905 初始化 NRF905 LCD 顯示 繼電器 開始 結(jié)束 初始化 STC89C52 開始 結(jié)束 STC89C52 25 對于相應(yīng)的硬件模塊，主要要設(shè)計的模塊程序分別是：數(shù)據(jù)采集接受的程序設(shè)計， 128*64 液晶屏幕顯示驅(qū)動程序的設(shè)計，繼電器控制程序設(shè)計。蜂鳴器的控制也只需控制相應(yīng)的單片機 I/O 口輸出高 /低電平即可。下面我們將分別給出各個主要模塊程序設(shè)計的思路。 從硬件的設(shè)計和總體程序流程圖，我們可以看出，數(shù)據(jù)采集是一個很重要的步驟。對于數(shù)據(jù)采集我們主要是采集溫度、濕度等環(huán)境因素的數(shù)據(jù)，采用的傳感器分別是 DS18B20， HR31。下面分別給出它們的程序設(shè)計思路。 DS18B20 的程序設(shè)計 從上文給出的 DS18B20 的資料，在硬件連接正確且上電的情況下，要讀出溫度數(shù)據(jù)，我們設(shè)計了以下幾個函數(shù)： 18b20 讀字節(jié)函數(shù) uchar ReadOneChar(void)。函數(shù)功能 :向 DS18B20 讀一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù) :無，出口參數(shù) :dat。 18b20 寫字節(jié)函數(shù) void WriteOneChar(unsigned char dat)。函數(shù)功能 :向DS18B20 寫一字節(jié)數(shù)據(jù)，入口參數(shù) :dat ，出口參數(shù) : 無。 18b20 初始化函數(shù) void Init_DS18B20(void)。函數(shù)功能 :DS18B20 初始化子程序，入口參數(shù) : 無，出口參數(shù) :無。 18b20 讀溫度值函數(shù) ReadTemperature(void)。函數(shù)功能 :向 DS18B20 讀溫度值，并將溫度值存入字符數(shù)組。入口參數(shù) :無，出口參數(shù) :temperature。 DS18B20讀一次溫度數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖 19 所示： 26 圖 19 溫度數(shù)據(jù)采集流程圖 ADC0809 以及適度數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計 濕度數(shù)據(jù)的采集我們采用的是濕敏電阻 HR31 采集，因為 濕敏電阻是電壓型的傳感器，所以單片機需要通過 AD 轉(zhuǎn)換才能識別并處理采集到的數(shù)據(jù)。對于ADC0809 和濕度數(shù)據(jù)的采集我們設(shè)計了以下一些函數(shù)： ADC0809 初始化函數(shù) uchar adc( )。函數(shù)功能： ADC0809 初始化，入口參數(shù)：無，出口參數(shù)： getdata。 讀取濕度值函數(shù) void readguangzhao( )。函數(shù)功能：讀取光照值數(shù)據(jù)，并將濕度值數(shù)據(jù)存入字符數(shù)組，入口參數(shù)：無，出口參數(shù)：無。 具體的代碼的編寫已經(jīng)完成，這里為節(jié)約篇幅，不再附上。 ADC0809 讀一次數(shù)據(jù)的流程圖如圖 20所示： 圖 20 ADC0809 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖 初始化ds18b20 高低位轉(zhuǎn)換為實際溫度 讀溫度寄存器值（高8 低 8位） 再初始化ds18b20 溫度轉(zhuǎn)換 選擇輸入通道 初始化ADC0809 并讀取數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)存入字符數(shù)組 開始 結(jié)束 開始 結(jié)束 27 28*64 液晶屏幕顯示模塊驅(qū)動程序設(shè)計 128*64 液晶屏幕主要用于數(shù)據(jù)和信息的顯示，為驅(qū)動它正常工作，設(shè)計了以下一些函數(shù)： 128*64 寫指令函數(shù) void zhiling(uchar a)函數(shù)功