【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相反。LED的驅(qū)動(dòng)方式有兩種,一種是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（直流驅(qū)動(dòng)）,另一種是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng),在本文中將采用后一種驅(qū)動(dòng)方式,我們將在下文中對(duì)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在此之前我們先要了解四位數(shù)碼管內(nèi)部連接結(jié)構(gòu),它是將單個(gè)數(shù)碼管的同名端連在一起，將公共極DDDD4作為四個(gè)選位端。四位數(shù)碼管內(nèi)部連線如圖12所示。圖 12 四位一體數(shù)碼管內(nèi)部接線圖 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式在上文中我們提到了數(shù)碼管有兩種驅(qū)動(dòng)方式，分別是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。（1）靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，但是其占用I/O端口太多，占用資源太多，實(shí)際應(yīng)用中很少用到。（2）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示是單片機(jī)中最為常用的一種驅(qū)動(dòng)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，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(duì)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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)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(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)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。所以在本系統(tǒng)中將數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式將采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的方式，其設(shè)計(jì)圖如圖13所示。圖 13 計(jì)時(shí)顯示電路 無(wú)線傳輸模塊的電路設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，通常用導(dǎo)線來(lái)傳遞信號(hào)，在往返跑系統(tǒng)中，起點(diǎn)和折返點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，若用導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào)傳遞不僅浪費(fèi)較多資源，并且導(dǎo)線傳輸有如下弊端：（1）產(chǎn)生電磁干擾，（2）較長(zhǎng)導(dǎo)線會(huì)存在較大的信號(hào)衰減，（3）混亂不堪的線路鏈接。隨著無(wú)線技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)線技術(shù)代替了傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸，而且相對(duì)于導(dǎo)線傳輸，不僅可以避免導(dǎo)線傳輸?shù)乃斜锥?，它還具備自身的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)更快更便捷、抗干擾能力強(qiáng)等等。nRF905射頻收發(fā)器就是這樣一款具備更快更便捷、抗干擾能力強(qiáng)的無(wú)線傳輸模塊，對(duì)于本系統(tǒng)是再好不過(guò)的選擇了。 nRF905模塊簡(jiǎn)介nRF905芯片是由挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)器?！?，32引腳QFN封裝，內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制，工作在433/868/915MHz三個(gè)ISM頻段，頻段之間收發(fā)模式切換時(shí)間小于650us。nRF905內(nèi)部由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等模塊組成，不外加聲表面濾波器也可以有良好的通訊效果。nRF905三個(gè)工作頻段中，433MHz是開(kāi)放免費(fèi)使用的，其最高工作速率達(dá)到50kbps，通訊距離可達(dá)300m左右，能夠滿足大多運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的需求。～，待機(jī)情況下，在以10dB的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有11MA，如此低功耗用戶再也不用為節(jié)能問(wèn)題而煩惱了。收發(fā)模式之間的切換時(shí)間僅為650us，因此不會(huì)因?yàn)檠訒r(shí)造成運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的考核產(chǎn)生較大誤差。比賽場(chǎng)所一般都比較復(fù)雜，干擾大，而nRF905采用高效的GFSK調(diào)制，大大提高了抗干擾能力。nRF905模塊是使用nRF905芯片開(kāi)發(fā)而成。nRF905模塊的引腳接口如圖14所示，它的引腳功能如表2所以。圖 14 nRF905用戶接口電路管腳表 2 nRF905模塊用戶接口電路管腳功能說(shuō)明管腳名稱(chēng)管腳功能說(shuō)明1VCC電源電源+～ DC2TX_EN數(shù)字輸入工作模式選擇3TRX_CE數(shù)字輸出使能芯片發(fā)射或接收4PWR_UP數(shù)字輸入芯片上電5uCLK時(shí)鐘輸出（未使用）6CD數(shù)字輸出載波檢測(cè)7AM數(shù)字輸出地址匹配8DR數(shù)字輸出接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成9MISOSPI接口SPI輸出10MOSISPI接口SPI輸入11SCKSPI接口SPI時(shí)鐘12CSNSPI接口SPI使能114GND地接地nRF905模塊有兩種工作模式和兩種節(jié)電模式。工作模式包括ShockBurst接收模式和ShockBurst發(fā)射模式；節(jié)電模式包括關(guān)機(jī)模式和空閑模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個(gè)引腳決定。nRF905模塊的模式控制如表3所示。表 3 nRF905模塊模式控制PWR_UPTRX_CETX_EN選擇模式0XX掉電與SPI編程模式10X待機(jī)與SPI編程模式110ShockBurst接收模式111ShockBurst發(fā)射模式nRF905模塊在ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC檢驗(yàn)碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。下面給出了nRF905模塊的SPI串口接口的指令設(shè)置：define WC 0x00 //寫(xiě)配置寄存器指令define RC 0x10 //讀配置寄存器指令define WTP0x20 //向TX_Payload寄存器寫(xiě)入發(fā)送有效數(shù)據(jù)指令define RTP 0x21 //從TX_Payload寄存器讀取發(fā)送有效數(shù)據(jù)指令define WTA0x21 //向TX_Address寄存器寫(xiě)入發(fā)送地址指令define RTA 0x23 //從TX_Address寄存器讀取發(fā)送地址指令define RRP 0x24 //從RX_Payload寄存器讀取接收到的有效數(shù)據(jù)指令當(dāng)CSN為低電平時(shí)，SPI接口開(kāi)始等待下一條指令，任何一條指令均由CSN電平由高到低的轉(zhuǎn)換開(kāi)始。硬件上面沒(méi)有SPI接口的單片機(jī)也可以控制nRF905模塊，可以使用普通單片機(jī)的I/O端口模擬SPI接口。 無(wú)線傳輸模塊系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)無(wú)線傳輸模塊的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為起點(diǎn)和折返點(diǎn)兩部分，起點(diǎn)是以STM32F103C8T6單片機(jī)為控制核心，折返點(diǎn)是以AT89S51單片機(jī)為核心控制，通過(guò)I/O口對(duì)nRF905模塊的狀態(tài)口、模式接口和SPI接口進(jìn)行控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖15所示［7］。模式控制114SPI接口10狀態(tài)輸出112Nrf905高頻頭單片機(jī)圖 15 無(wú)線系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)，無(wú)論是起點(diǎn)設(shè)備還是折返點(diǎn)設(shè)備，都是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制器，其原理基本一樣，與nRF905模塊配合使用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送與接收功能。往返跑的無(wú)線傳輸系統(tǒng)是有一對(duì)的nRF905模塊組成的，它們相互傳遞的信息。發(fā)送端的微控制器通過(guò)將TRX_CE和TX_EN管腳同時(shí)置為高電平，控制發(fā)送端的nRF905模塊向外發(fā)送數(shù)據(jù)。接收端的微控制器將TRX_CE管腳置為高電平，而對(duì)TX_EN管腳置于低電平，接收端就由nRF905模塊接收數(shù)據(jù)。無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)采用半雙工的通訊模式，可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)收發(fā)。 無(wú)線傳輸模塊系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)A）無(wú)線發(fā)送系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)發(fā)送端的單片機(jī)將接收的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)完后，就要控制nRF905模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，nRF905模塊在發(fā)送模式時(shí)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC檢驗(yàn)碼。當(dāng)發(fā)送過(guò)程結(jié)束后，nRF905模塊的數(shù)據(jù)傳輸完成管腳會(huì)通知單片機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。典型的nRF905模塊數(shù)據(jù)發(fā)送流程：（1）當(dāng)微控制器要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將接收機(jī)的地址和發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口按時(shí)序傳輸給NRF905模塊；（2）微控制器為NRF905的TRX_CE和TX_EN管腳同時(shí)提供高電平，nRF905工作模式啟動(dòng)；（3）發(fā)送端的nRF905模塊發(fā)送過(guò)程處理：射頻寄存器開(kāi)啟→數(shù)據(jù)打包（加字頭和CRC校驗(yàn)碼）→數(shù)據(jù)包發(fā)送→發(fā)送結(jié)束，置DR腳為高電平。（4）如果AUTO_RETRAN被置為高電平，nRF905模塊默認(rèn)為連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE被置為低電平。（5）當(dāng)TRX_CE被置低，NRF905發(fā)送過(guò)程完成，并自動(dòng)進(jìn)入空閑狀態(tài)。ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程開(kāi)始，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過(guò)程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，NRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。AT89S51控制nRF905數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖16（左）所示。B)無(wú)線接收系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)接收端的單片機(jī)控制nRF905模塊進(jìn)入接收模式后，當(dāng)nRF905模塊檢測(cè)到有同一頻段的載波信號(hào)且受到相匹配的地址時(shí)，就開(kāi)始數(shù)據(jù)包接收。當(dāng)數(shù)據(jù)包正確接收完畢后，接收端的單片機(jī)在nRF905模塊處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)通過(guò)SPI接口提取數(shù)據(jù)包中的有效接收數(shù)據(jù)。典型的nRF905模塊數(shù)據(jù)接收流程：（1）微控制器控為T(mén)RX_CE提供高電平，而降TX_EN設(shè)置為低電平，nRF905模塊進(jìn)入接收模式；（2）650us后，nRF905模塊檢測(cè)傳過(guò)來(lái)的信息，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。（3）當(dāng)nRF905模塊檢測(cè)到與接收頻率胸痛的載波時(shí)，自動(dòng)將載波檢測(cè)管腳（CD腳）置高；（4）當(dāng)nRF905模塊接收到有效的地址時(shí)，自動(dòng)將地址匹配管腳（AM腳）置高；（5）當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢后，nRF905模塊自動(dòng)去掉數(shù)據(jù)包的字頭、地址和CRC校驗(yàn)碼，然后將數(shù)據(jù)接收完成腳置為高電平；（6）微控制器將TRX_CE設(shè)置為低電平；（7）微控制器通過(guò)SPI接口以一定的速率提取數(shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)。（8）當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)接收完畢，微控制器控制nRF905模塊數(shù)據(jù)接收完成管腳（DR腳）和地址匹配管腳（AM腳）為低電平，nRF905進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號(hào)之后，其就知道nRF905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓nRF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。AT89S51控制nRF905數(shù)據(jù)接收流程圖如圖16（右）所示［9］。待機(jī)模式SPI寄存器配置啟動(dòng)發(fā)送模式待機(jī)模式置DR,AM高電平接收數(shù)據(jù)包地址匹配信號(hào)置高啟動(dòng)接收有同頻載波提取有效數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)發(fā)送？TRX_CE=1？