【文章內容簡介】 極管發(fā)射極電流IE=IB+IC (33)IC/IB (34)其中IB為基極電流，IC為集電極電流，IB較小，變化也較小，但會引起IC的較大變化，這就是三極管的放大原理，蜂鳴器驅動也正是利用此原理。其工作情況是，當接收到的數(shù)據(jù)不在范圍內時，給控制口低電平，則發(fā)光二極管被點亮，蜂鳴器響起。為了區(qū)分溫度超值還是濕度超值，所以需要兩個發(fā)光二極管來區(qū)分，若紅燈亮則溫度超值，綠燈亮濕度超值。根據(jù)以上情況，選擇三個I/O口作為控制口，用三極管驅動蜂鳴器。報警模塊的具體設計圖，如圖311所示。圖311 報警電路設計圖第4章 系統(tǒng)軟件設計在硬件設計的基礎上，根據(jù)硬件設計的各個模塊，完成軟件設計。軟件設計分為兩個部分，上位機軟件設計和下位機軟件設計。分別介紹上位機和下位機的設計思路和流程。 上位機的設計 上位機的設計思路當需要1號下位機將測量數(shù)據(jù)傳送過來時，就按下主機的KEY1鍵，單片機就發(fā)送命令給主機的無線模塊nRF905，通過下位機的無線模塊nRF905把命令發(fā)送給1號下位機，然后將主機的無線模塊nRF905轉換成接收模式，一直檢測1號下位機是否發(fā)送數(shù)據(jù)來，若主機接收到數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)與設定的范圍比較，如果超過范圍就啟動警報，并顯示傳輸過來的數(shù)據(jù)和1號監(jiān)測節(jié)點號，直到有鍵按下，判斷KEY1鍵還是KEY2鍵，重復以上步驟。不同的是，如果是KEY2鍵按下，主機是把命令發(fā)送給2號下位機，并等待2號下位機返送溫濕度信息值。 上位機的設計流程上位機程序的流程圖，如圖41所示。圖41 上位機的軟件設計流程圖上位機的具體執(zhí)行步驟如下：第一步：初始化上位機的無線模塊nRF905配置寄存器；第二步：利用while(1)語句進入死循環(huán)；第三步：判斷KEY1鍵是否按下，如果按下，等待按鍵松開，然后進入第四步，如果KEY1鍵沒有按下，就判斷KEY2鍵是否按下，如果KEY2鍵被按下，等待KEY2鍵松開，就進入第五步，若果KEY2鍵也沒按下，就重復第三步；第四步：發(fā)送命令給1號下位機，發(fā)送完成后，等待1號下位機將溫濕度信息值發(fā)送給上位機，通過DR引腳來判斷，如果接收到，則DR=1，否則就一直等待接收。DR=1以后，關閉芯片接受和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內，如果溫度超值則點亮紅色發(fā)光二極管LED1并驅動蜂鳴器，如果濕度超值則點亮綠色發(fā)光二極管LED2并驅動蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅動報警模塊。然后點亮紅色發(fā)光二極管LED3，表明是1號下位機傳送來的信息。如果KEY1和KEY2都為1，則顯示1號下位機發(fā)送來的溫濕度信息值，如果KEY1=0，則重復第四步，如果KEY2=0，則第四步結束，進入第五步。第五步：發(fā)送命令給2號下位機，發(fā)送完成后，等待2號下位機將溫濕度信息值發(fā)送給上位機，通過DR引腳來判斷，如果接收到，則DR=1，否則就一直等待接收。DR=1以后，關閉芯片接受和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內，如果溫度超值則點亮紅色發(fā)光二極管LED1并驅動蜂鳴器，如果濕度超值則點亮綠色發(fā)光二極管LED2并驅動蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅動報警模塊。然后點亮紅色發(fā)光二極管LED4，表明是2號下位機傳送來的信息。如果KEY1和KEY2都為1，則顯示2號下位機發(fā)送來的溫濕度信息值，如果KEY2=0，則重復第五步，如果KEY1=0，則第五步結束，進入第四步。 無線模塊軟件設計無線模塊nRF905的工作方式NewMsgRF905一共有四種工作模式, 其中有兩種活動RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 活動模式 ：ShockBurst RX 和ShockBurst TX。節(jié)電模式：掉電和SPI編程、STANDBY和 SPI編程。nRF905 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 的設置來設定，如表41所示。表41 工作模式的設置表PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI 編程10XStandby和SPI 編程110ShockBurst RX111ShockBurst TX該系統(tǒng)中只使用了ShockBurst RX 和ShockBurst TX模式，故只介紹這兩種工作模式的流程。ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。ShockBurstTM技術同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，RF905自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼，當發(fā)送過程完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。具體的發(fā)送和接受流程如下。(1)、ShockBurst TX 發(fā)送流程：1). 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過SPI接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給RF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定；2). 微控制器置高TRX_C 和TX_EN，激發(fā)RF905的ShockBurstTM發(fā)送模式；3). RF905的ShockBurstTM發(fā)送： A. 射頻寄存器自動開啟； B. 數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗碼)； C. 發(fā)送數(shù)據(jù)包； D. 當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高；4). AUTO_RETRAN被置高，RF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；5). 當TRX_CE被置低，RF905發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論 TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過程都會被處理完。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，RF905才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。(2)、ShockBurst RX接收流程：1). 當TRX_CE為高、TX_EN為低時，RF905進入ShockBurstTM接收模式；2). 650us后，RF905不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)；3). 當RF905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高；4). 當接收到一個相匹配的地址，AM引腳被置高；5). 當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，RF905自動移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把DR引腳置高；6). 微控制器把TRX_CE置低，nRF905進入空閑模式；7). 微控制器通過SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內；8). 當所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把 DR 引腳和 AM 引腳置低；9). nRF905此時可以進入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM發(fā)送模式或關機模式。當正在接收一個數(shù)據(jù)包時，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，RF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當微處理器接到AM引腳的信號之后，其就知道RF905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓RF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進入另一個工作模式。無線模塊nRF905的配置所有配置字都是通過SPI接口送給RF905。SIP接口的工作方式可通過SPI指令進行設置。當RF905處于空閑模式或關機模式時，SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。(1)、SPI接口寄存器配置SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器 5個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。(2)、SPI指令設置當CSN為低時, SPI接口開始等待一條指令。任何一條新指令均由CSN的由高到低的轉換開始。用于SPI接口的有用命令如表42所示。表42 SPI指令設置表SPI 串行接口指令設置指令名稱指令格式操作W_CONFIG (WC)0000AAAA寫配置寄存器AAAA 指出寫操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于AAAA 指出的開始地址R_CONFIG (RC)0001AAAA讀配置寄存器AAAA 指出讀操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于AAAA 指出的開始地址W_TX_PAYLOAD(WTP)00100000寫TX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)寫操作全部從字節(jié)0 開始R_TX_PAYLOAD(RTP)00100001讀TX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開始W_TX_ADDRESS (WTA)00100010寫TX 地址14 字節(jié)寫操作全部從字節(jié)0 開始R_TX_ADDRESS(RTA)00100011讀TX 地址14 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開始R_RX_PAYLOAD(RRP)00100100讀RX 有效數(shù)據(jù)132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0 開始CHANNEL_CONFIG (CC)1000pphccccccccc快速設置配置寄存器中CH_NO HFREQ_PLL 和PA_PWR 的專用命令CH_NO=ccccccccc HFREQ_PLL=h PA_PWR=pp(3)、SPI時序SPI時序包括讀時序和寫時序，如圖42和圖43所示。圖42 SPI 讀操作圖43 SPI 寫操作從圖中可看出，CSN在低電平是有效，CSK在下降沿時有效，具體命令的設置必須在CSN和CSK有效的情況下實施。(4)、配置寄存器說明nRF905配置寄存器的具體說明如表43所示。表43 nRF905配置信息說明表參數(shù)位寬說明CH_NO9同HFREQ_PLL 一起設置中心頻率默認值=001101100b=180d FRF=+ CH_NOd/10 *(1+ HFREQ_PLLd)MHZHFREQ_ PLL1設置PLL 在433 或868/915MHZ 模式默認值=0 0 器件工作在433MH頻段1 器件工作在868/915MHZ 頻段PA_PWR2輸出功率默認值=00 00 10dBm 01 2dBm 10 +6dBm 11 +10dBm RX_RED_ PWR1 靈敏度降低默認值=0 0 正常模式 1 低功耗模式AUTO_RETRAN1重發(fā)數(shù)據(jù)如果TX 寄存器的TRX_CE 和TX_EN 被設置為高默認值=0 0不重發(fā)數(shù)據(jù)1 重發(fā)數(shù)據(jù)包RX_AWF3RX 地址寬度默認值=100 001 1 字節(jié)RX 地址寬度 100 4 字節(jié)RX 地址寬度TX_AWF3TX 地址寬度默認值=100 001 1 字節(jié)TX 地址寬度 100 4 字節(jié)TX地址寬度RX_PW6RX 接收有效數(shù)據(jù)寬度默認值=100000 000001 1 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度000010 2 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度100000 32 字節(jié)RX 有效數(shù)據(jù)寬度TX_PW6TX 有效數(shù)據(jù)寬度默認值=100000 000001 1 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬度 000010 2 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬度 100000 32 字節(jié)TX 有效數(shù)據(jù)寬 RX_ ADDRESS32RX地址使用字節(jié)依賴于RX_AFW 默認值=E7E7E7E7hUP_CLK_FREQ2輸出時鐘頻率默認值=11 00 4MHZ 01 2MHZ 10 1MHZ 11 500KHZ UP_CLK_EN1輸出時鐘使能默認值=1 0 沒有外部時鐘1 外部時鐘信號使能 XOF3晶體振蕩器頻率必須依據(jù)外部晶體的標稱頻率設置默認值=100 000 4MHZ 001 8MHZ 010 12MHZ 011 16MHZ 100 20MHZCRC_EN1CRC 校驗允許默認值=1 0 不允許1 允許CRC_ MODE1CRC 模式默認值=1 0 8 位CRC 校驗位1 16 位CRC 校驗位 (5)、配置寄存器內容配置寄存器有十個字節(jié)需要設置，如表44所示。表44 十個字節(jié)的配置信息分析表字節(jié)號內容位[7 0] MSB=BIT[7]初始化值0Bit[7 0]0110_11001Bit[7:6]沒用AUTO_RETRAN RX_RED_PWR PA_PWR[1:0] HFREQ_PLL CH_NO[8]0000_00002Bit[7] 沒用TX_AFW[2:0] Bit[3] 沒用 RX_AFW[2:0]0100_01003Bit[7:6]沒用RX_PWR[5:0]0010_00004Bit[7:6]沒用TX_PWR[5:00010_00005RX 地址0 字節(jié)E76RX 地址1 字節(jié)E77RX 地址2 字節(jié)E78RX 地址3 字節(jié)E79CRC_ 模式 CRC 校驗允許X OF[2:0] UP_CLK_EN1110_0111具體每個字節(jié)的含義作如下的解釋：字節(jié) 0： [7:0] CH_NO[7:0]， 連同字節(jié) 1 的 CH_NO[8]和 HFREQ_PLL 控制 905 的載波頻段。參考設置： Ope