【文章內(nèi)容簡介】 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(gè) SPI 接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。 nRF905 通過 ShockBurst 工作模式在 RF 以最大速率進(jìn)行 連接時(shí)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(gè)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(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和 CRC 校驗(yàn)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@意味著降低 MCU 的存儲(chǔ)器需求也就是說降低 MCU 成本，又同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間。 在課題里使用 nRF905 無線模塊，模塊采用的是杭州一家公司所生產(chǎn)的無線nRF905 模塊。其具體的特點(diǎn)如下： （ 1） 433MHZ 開放 ISM 頻段免許可證使用 。 （ 2） 最高工作速率 50kbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合 。 （ 3） 125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和調(diào)頻通信的需要 。 （ 4） 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址的控制 。 （ 5） 低功耗 ～ 工作。待機(jī)模式下狀態(tài)僅為 。 （ 6） 收發(fā)模式切換時(shí)間 650us。 （ 7） 模塊可設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示），可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便 。 （ 8） TXMode：在 +10dBm情況下，電流為 30mA。RX Mode： 8 nRF905 無線模塊如圖 22 所示。 圖 22 nRF905無線模塊 顯示 本課題采用的顯示方案是利用四位共陽數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示 [3]。 數(shù)碼管按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管 ， 如圖 23所示 ，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā) 光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 圖 23 四位共陽數(shù)碼管和共陽數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起， 如圖 24 所示。 9 另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極 管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 圖 24 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 紅外控制 在溫控方面使用的是紅外無線控制模擬空調(diào) [4]。紅外控制分為兩個(gè)部分，一個(gè)是發(fā)射，一個(gè)是接收。 發(fā)射部分采用的是集成的紅外發(fā)射遙控器， 外型如圖 26 所示。 當(dāng)發(fā)射器按鍵 按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “1”。 上述 “0”和 “1”組成的 32 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制，然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。一般電視遙控器的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同 機(jī)種遙控碼互相干擾。后 16 位為 8 位的操作碼和 8 位的操作反碼，用于核對數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。 根據(jù)紅外編碼的格式，發(fā)送數(shù)據(jù)前需要先發(fā)送 9ms 的起始碼和 的結(jié)果碼。 遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形如 圖 25 所示： 10 圖 25 紅外發(fā)射編碼波形圖 圖 26 紅外發(fā)射遙控器 紅外接收部分由單片機(jī)系統(tǒng)與紅外接收頭組合而成。紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭 ，其外型如圖 27 所示 。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流 信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過 30khz 到 60khz 的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號 輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制 載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在 22uf 以上。 圖 27 紅外接收頭和紅外接收板 11 AT89S52溫度控制系統(tǒng) AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高 密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案[1]。 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 6 個(gè)中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘 振蕩器。 此外， AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)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。 由于系統(tǒng)控制方案簡單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡單和成本等因素 ,因此在本設(shè)計(jì)中選用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為主控芯片。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 AT89S51 芯片內(nèi)含有 8 kB 的 E2PROM ,無需外擴(kuò)存儲(chǔ)器 ,電路簡單可靠 ,其時(shí)鐘頻率為 0～ 24 MHz ,并且價(jià)格低廉 ,批量價(jià)在 10 元以內(nèi)。 其主要功能特性： 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 。 8k可反復(fù)擦寫 (1000次） ISP Flash ROM。 32 個(gè)雙向 I/O 口 。 工作電壓 。 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 。 時(shí)鐘頻率 033MHz。 全雙工 UART 串行中斷口線 。 128x8 bit 內(nèi)部 RAM。 2 個(gè)外部中斷源 。 低功耗空閑和省電模式 。 中斷喚醒省電模式 。 3 級加密位 。 看門狗（ WDT）電路 。 軟件設(shè)置空閑和省電功能 。 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 。 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 。 12 可以看出 AT89S52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，六個(gè)向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí) , AT89S52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89S52 引角功能說明 :Vcc：電源電壓 ； GND：地 。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏 輯門電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激 收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。表 21 為P1 口第二功能。 活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng) 表 21 P1口第二功能 端口引腳 第二功能 MOSI（用于 ISP 編程） MISO（用于 ISP 編程） SCK（用于 ISP 編程） P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行： MOVX @Ri 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 也接收高位地址和其它控制信號） 。 13 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流 I。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3 口的第二功能如下表 22。 表 22 P3口的第二功能 端口功能 第二 功能 端口引腳 第二功能 RXD（ ） 串行輸入口 T0（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入 TXD（ ） 串行輸出口 T1（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 WDT 益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或 關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱 拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程