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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文基于nrf2401模塊的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-21 19:57 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 15合成一個(gè)完整的16位地址總線,而定位地址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。PORT1(―):端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載,若將端口1的輸出設(shè)為高電平,使是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話,而P。1可以有T2EX功能,可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。PORT2(―):端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載,同樣地,若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí),此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外,若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),也提供地址總線的高字節(jié)A8―A15,這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來(lái)使用了。PORT3(―):端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載,同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能,包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下::RXD,串行通信輸入。:TXD,串行通信輸出。:INT0,外部中斷0輸入。:INT1,外部中斷1輸入。:T0,計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。:T1,計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。:WR,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。:RD,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊由AT89S52最小系統(tǒng)組成,其中包括單片機(jī),晶振電路和復(fù)位電路。(1)、晶振電路晶振電路由兩個(gè)30pF電容和一個(gè)12MHz晶體振蕩器構(gòu)成,接入單片機(jī)的XX2引腳。(2)、復(fù)位電路單片復(fù)位端低電平有效。: 單片機(jī)最小系統(tǒng) nRF24L01無(wú)線模塊 nRF24L01芯片概述nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件, GHz~ GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù),其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發(fā)射時(shí),工作電流也只有9 mA。接收時(shí), mA,多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 nRF24L01主要特性如下: GFSK調(diào)制; 硬件集成OSI鏈路層; 具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能; 片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和CRC校驗(yàn)碼;數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s;SPI速率為0 Mb/s~10 Mb/s;125個(gè)頻道; 與其他nRF24系列射頻器件相兼容; QFN20引腳4 mm4 mm封裝; V~ V。 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: 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(guò)此引腳配置nRF24L01: IRQ:中斷標(biāo)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, V; ANT1,ANT2:天線接口;IREF:參考電流輸入。 工作模式通過(guò)配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式,如表所示。 待機(jī)模式1主要用于降低電流損耗,在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的;待機(jī)模式2則是在當(dāng)FIFO寄存器為空且CE=1時(shí)進(jìn)入此模式;待機(jī)模式下,所有配置字仍然保留。 在掉電模式下電流損耗最小,同時(shí)nRF24L01也不工作,但其所有配置寄存器的值仍然保留。表1:nRF24L01四種工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)射模式101→0停留在發(fā)送模式,直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式2101TXFIFO為空待機(jī)模式110無(wú)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦? 工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí),首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式:接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū),TX_PLD必須在CSN為低時(shí)連續(xù)寫入,而TX_ADDR在發(fā)射時(shí)寫入一次即可,然后CE置為高電平并保持至少10μs,延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)。若自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟,那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式,接收應(yīng)答信號(hào)(自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致)。如果收到應(yīng)答,則認(rèn)為此次通信成功,TX_DS置高,同時(shí)TX_PLD從TXFIFO中清除。若未收到應(yīng)答,則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開(kāi)啟),若重發(fā)次數(shù)(ARC)達(dá)到上限,MAX_RT置高,TXFIFO中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā)。MAX_RT或TX_DS置高時(shí),使IRQ變低,產(chǎn)生中斷,通知MCU。最后發(fā)射成功時(shí),若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高,則進(jìn)入下一次發(fā)射。若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且CE為高,則進(jìn)入空閑模式2。 接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nRF24L01配置為接收模式,接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和CRC時(shí),就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在RXFIFO中,同時(shí)中斷標(biāo)志位RX_DR置高,IRQ變低,產(chǎn)生中斷,通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟,接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后接收成功時(shí),若CE變低,則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。 在寫寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式。如下圖,給出SPI操作及時(shí)序圖: SPI讀操作 SPI 寫操作 配置字SPI口為同步串行通信接口,最大傳輸速率為10 Mb/s,傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié),再傳送高位字節(jié)。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言,要先送高位再送低位。與SPI相關(guān)的指令共有8個(gè),使用時(shí)這些控制指令由nRF24L01的MOSI輸入。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從MISO輸出給MCU。 nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定義,這些配置寄存器可通過(guò)SPI口訪問(wèn)。nRF24L01 的配置寄存器共有25個(gè),常用的配置寄存器如表2所示。 表2:常用配置寄存器地址(H)寄存器名稱功能00CONFIG設(shè)置24L01工作模式01EN_AA設(shè)置接收通道及自動(dòng)應(yīng)答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW設(shè)置地址寬度04SETUP_RETR設(shè)置自動(dòng)重發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)間和次數(shù)07STATUS狀態(tài)寄存器,用來(lái)判定工作狀態(tài)0A~0FRX_ADDR_P0~P5設(shè)置接收通道地址10TX_ADDR設(shè)置接收接點(diǎn)地址11~16RX_PW_P0~P5設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度 nRF24L01模塊原理圖nRF24L01單端匹配網(wǎng)絡(luò):晶振,偏置電阻,去耦電容。 nRF24L01單端50Ω射頻輸出電路原理圖 溫度傳感器 DS18B20DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介新的一線器件體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò),為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B DS1822 一線總線數(shù)字化溫度傳感器 同DS1820一樣,DS18B20也 支持一線總線接口,測(cè)量溫度范圍為 55176。C~+125176。C,在10~+85176。C范圍內(nèi),精度為177。176。C。DS1822的精度較差為177。 2176。C 。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS18B20管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu): DS18B20引腳及封裝引腳定義: (1)DQ為單數(shù)據(jù)總線,是數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端; (2)GND為電源地; (3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地)。 內(nèi)部結(jié)構(gòu): DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(1)光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是:開(kāi)始8位(28H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào),接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào),最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 (2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量,以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供,℃/
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