【文章內容簡介】 于具有 6 個數(shù)據(jù)管道，可組成 1： 6星形網(wǎng)絡；同時，每個數(shù)據(jù)管道具有收發(fā) 32 字節(jié)的 FIFO。它的缺點在于功耗控制相對于其他模塊稍弱，而且同等誤碼情況下，距離不及其他模塊，但是由于價格因素，該模塊還是比較有性價比的。 方案三 : 采用 NRF24L01 無線射頻模塊進行通信 ， nRF24L01 無線模塊是 Nordic公司在 nRF2401AG 基礎上的升級產(chǎn)品，具有 130μ s 的快速切換和喚醒時間，與 BK2411一樣，特有的 MultiCeiverMT 硬件同時提供 6 個接收機的功能 ,另 外，將 nRF2401AG的 1Mbit/s 的速率提升至 2Mbit/s，使得高質量的 VoIP 成為可能； nRF24L01 在低功耗方面尤為出色，特別適合采用鈕扣電池供電的 應用，整個解決方案包括鏈路層和 MultiCeiver 功能，提供了比 nRF2401AG 更多的功能和更低的電源消耗 ,與目前的藍牙技術相比，在提供更高速率的同時，只需更小的功耗。 方案四：采用 GSM 模塊進行通信， GSM 模塊需要借助移動衛(wèi)星或者手機卡，雖說能夠遠距離傳輸，但是其成本較大、且需要內置 SIM 卡，通信過程中需要收費，后期成2020 屆電子信息工程畢業(yè)設計（論文） 7 本較高。 考慮到方案一的傳輸速率較低，方案二的傳輸距離有限，方案四的成本較高，設計決定采用方案三，采用 NRF24L01 編程相對容易，開發(fā)難度低。 xx：無線溫度檢測裝置設計 8 第 3 章 芯片介紹和硬件系統(tǒng)設計 單片機控制模塊 單片機介紹 單片機 是一種集成 電 路 芯片 ，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的 中央處理器 CPU、 隨機存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、 定時器 /計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅動電路、 脈寬調制 電路、模擬多路 轉換器 、 A/D轉換器 等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的 微型計算機系統(tǒng) ， 具有高性能，高速度，體積小，價格低廉，穩(wěn)定可靠，應用廣泛 [3] 。 單片機有著微處理器所不具備的功能，它可以獨立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機的最大特點。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)。它與單板機或個人電腦有著本質的區(qū)別，單片機屬于芯片級應用，需要用戶了解單片機芯片的結構和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應用技術和系統(tǒng)設計所需要的理論和技術，用這樣特定的芯片設計應用程序，從而使芯片具備特定的智能 。 在眾多的單片機系列中， STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系列可編程 Flash 存儲器。使用 STC 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，也適用于常規(guī)編程。在單芯片上，擁有 靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。 STC89C52 具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 3 個 16位定時器 /計數(shù)器，一個響亮 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外， STC89C52 可降至 0HZ 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停 止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 2020 屆電子信息工程畢業(yè)設計（論文） 9 STC89C52 單片機主要的功能特點 ； 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ； 8kB 可反復擦寫 (大于 1000 次） Flash ROM； 32個雙向 I/O 口； 256x8bit 內部 RAM； 3個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷； 時鐘頻率 024MHz； 2個串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2個外部中斷源，共 8 個中斷源； 2個讀寫中斷口線， 3 級加密位； 低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設置睡眠和喚醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 單片機引腳介紹 STC89C52 單片機的引腳介紹，引腳分布如 圖 所示： 圖 單片機管腳圖 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻 電容 組成的復位電路。 VCC（ 40 腳）和VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，xx：無線溫度檢測裝置設計 10 其功能用途由 軟件 定義 ，在本設計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能 控制端口 ，分別與 N1 的相應功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能。 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)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8個 TTL邏輯門電路，對端口 P0寫“ l”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 Flash編程時， P0口接收指令字節(jié)。而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)， 校驗時，要求外接上拉電阻。 圖 P0 口 1 位結構圖 P1 口 ： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個 引腳 被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。與 STC89C52RC 不同之處是， 和 還可分別 作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） . 2020 屆電子信息工程畢業(yè)設計（論文） 11 圖 P1 口 1 位結構圖 P2 口 ： P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的 輸出 緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號 拉低時會輸出一個電流 (IIL)。在訪問外部 程序存儲器 或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù) 存儲器 （如執(zhí)行 MOVX@RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器 的內容。 Flash 編程 或校驗時， P2亦接收高位地址和一些 控制信號 。 圖 口 1 位結構圖 P3 口 ： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流xx：無線溫度檢測裝置設計 12 （ IIL）。 圖 P3 口 1 位結構圖 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 口還接收一些用于 Flash 閃速存 儲器 編程 和程序校驗的 控制信號 。 如下表 所示： 表 P3 口引腳圖 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INTO （外中斷 0） 1INT （外中斷 1） T0（定時／計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時／計數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST： 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳 出現(xiàn)兩個 機器周期 以上高電平將使 單片機 復位。 ALE/ PROG ： 當訪問外部 程序存儲器 或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問2020 屆電子信息工程畢業(yè)設計（論文） 13 外部數(shù)據(jù) 存儲器 時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器 編程 期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。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。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將ALE 激活。此外，該 引腳 會被微弱拉高， 單片機 執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 PSEN 程序儲存允許（ PSEN ）輸出是外部程序 存儲器 的讀選通信號，當 STC89C52 由外部 程序存儲器 取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個 機器周期 兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA /VPP 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部 程序存儲器 （地址為0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被 編程 ，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器 中的指令。 Flash 存儲器 編程 時，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程 電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 無線收發(fā)模塊介紹 介紹 nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊 ,并融合了增強型ShockBurst 技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。 nRF24L01 功耗低 ,在以 6 dBm 的功率發(fā)射時，工作電流也只有 9 mA。接收時，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設計更方便。 NRF24L01 的主要特點： (1) 全球開放 ISM 頻段免許可證使用 。 (2) 最高 工作速率 2Mbps，高效 GFSK調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合 。 (3) 126 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要 。 (4) 內置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制 。 (5) 低功耗 工作，待機模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA 。 (6) 內置 天線，體積種類多樣 。 xx：無線溫度檢測裝置設計 14 (7) 模塊可軟件設地址，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 。 (8) 內置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關電源均 有很好的通信效果 。 (9) ， DIP封裝 。 (10)工作于 Enhanced ShockBurst 具有 Automatic packet handling, Auto packet transaction handling,具有可選的內置包應答機制，極大的降低丟包率。 引腳功能及描述 nRF24L01 的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： 圖 nRF24L01 封裝圖 CE：使能發(fā)射或接收 ； 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 ； VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V； ANT1,ANT2：天線接口 ； IREF：參考電流輸入。 2020 屆電子信息工程畢業(yè)設計（論文） 15 表 引腳圖 引腳 名稱 引腳功能 描述 1 CE 數(shù)字輸入 RX 或 TX 模式選擇 2 CSN 數(shù)字輸入 SPI 片選信號 3 SCK 數(shù)字輸入 SPI 時鐘 4 MOSI 數(shù)字輸入 從 SPI 數(shù)據(jù)輸入腳 5 MISO 數(shù)字 輸入 從 SPI 數(shù)據(jù)輸入腳 6 IRQ 數(shù)字輸入 可屏蔽中斷腳