【文章內(nèi)容簡介】 。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 提供給應用的微控制器一個 SPI 接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。 nRF905 通過 ShockBurst 工作模式在 RF 以最大速率進行連接時降低數(shù)字應用部分的速度來降低在應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)生前導碼和 CRC 校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒 DR 信號通知 MCU 數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊@意味著降低 MCU 的存儲器需求也就是說降低 MCU 成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。 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，特別適合工業(yè)控制場合 。 （ 3） 125 頻道，滿足多點通信和調(diào)頻通信的需要 。 （ 4） 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址的控制 。 （ 5） 低功耗 ～ 工作。待機模式下狀態(tài)僅為 。 （ 6） 收發(fā)模式切換時間 650us。 （ 7） 模塊可設地址，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） 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)碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。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)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 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)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 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，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 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)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 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，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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)，不會有閃爍感，動態(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]。紅外控制分為兩個部分，一個是發(fā)射，一個是接收。 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 的組合表示二進制的 “0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “1”。 上述 “0”和 “1”組成的 32 位二進制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進行二次調(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備，防止不同機種遙控碼互相干擾。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近。交流 信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過 30khz 到 60khz 的負載波，通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，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 載波的不同應選用相應解調(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 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 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 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案[1]。 AT89S52 具有如下特點： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 6 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， AT89S52 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(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位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(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 ,因此在本設計中選用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機作為主控芯片。主控模塊采用單片機最小系統(tǒng)是由于 AT89S51 芯片內(nèi)含有 8 kB 的 E2PROM ,無需外擴存儲器 ,電路簡單可靠 ,其時鐘頻率為 0～ 24 MHz ,并且價格低廉 ,批量價在 10 元以內(nèi)。 其主要功能特性： 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 。 8k可反復擦寫 (1000次） ISP Flash ROM。 32 個雙向 I/O 口 。 工作電壓 。 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 。 時鐘頻率 033MHz。 全雙工 UART 串行中斷口線 。 128x8 bit 內(nèi)部 RAM。 2 個外部中斷源 。 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 提供以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，六個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘。同 時 , 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 /計數(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硬件復位。 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)總線復用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 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)存儲器或程序存儲器時，這組 口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激 收或輸出電流） 4 個 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，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間， 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， 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。 P1 口： P1 是一個帶內(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 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4 個 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，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)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 I。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 口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時 ， 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（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(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，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 /計 數(shù)器 0 外部輸入 TXD（ ） 串行輸出口 T1（ ） 定時 /計數(shù)器 1 外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 RST：復位輸入。當振蕩工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。 WDT 益出將使該引腳輸出高電平，設置 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 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)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 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 才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出