【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的引腳接口如圖14所示，它的引腳功能如表2所以。圖10 nRF905用戶(hù)接口電路管腳表1 nRF905模塊用戶(hù)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Shock Burst接收模式和Shock Burst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2 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110Shock Burst接收模式111Shock Burst發(fā)射模式nRF905模塊在 Shock Burst 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(xiàn)傳輸模塊系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)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 11 無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)傳輸模塊系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)A）無(wú)線(xiàn)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)。Shock Burst TM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(xiàn)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？數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束？TRX_CE=0？AUTO_RETRAN=1NNNNNYYYYYTRX_CE=1?TX_EN=1?地址匹配？CRC正確？低NNNYYUYU圖12 單片機(jī)控制nRF905的信號(hào)發(fā)送和接收流程圖4 輔助電路的設(shè)計(jì)考慮到電路的調(diào)試，可以在電路中接入一個(gè)蜂鳴器，用來(lái)報(bào)警系統(tǒng)中出現(xiàn)異常的情況。例如兩個(gè)模塊沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，則蜂鳴器響，或者跑道有阻隔物，導(dǎo)致系統(tǒng)誤啟動(dòng)，這時(shí)蜂鳴器長(zhǎng)響，說(shuō)明系統(tǒng)出現(xiàn)異常，則可以進(jìn)行報(bào)修。同時(shí)，可以提示運(yùn)動(dòng)員是否通過(guò)起點(diǎn)和折返點(diǎn)，由于運(yùn)動(dòng)員通過(guò)掃描點(diǎn)的速度比較快，蜂鳴器只是短暫的出現(xiàn)“滴”聲，可以起到提示效果。由于每個(gè)運(yùn)動(dòng)員測(cè)試完畢后，下一個(gè)運(yùn)動(dòng)員再進(jìn)行測(cè)試，必須進(jìn)行清零，設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵清零電路，當(dāng)下一個(gè)運(yùn)動(dòng)員要進(jìn)行成績(jī)測(cè)試時(shí)，由教練或者裁判進(jìn)行手動(dòng)清零。在記圈方面，我們通過(guò)簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管指示燈來(lái)顯示當(dāng)前運(yùn)動(dòng)員所跑圈數(shù)即可。一般用5個(gè)發(fā)光管就能滿(mǎn)足日常測(cè)試要求，分別與300歐左右的電阻串聯(lián)，接在I/O口和VCC之間。這些輔助電路就不一一列舉出來(lái)，詳見(jiàn)電路總圖。5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 起點(diǎn)設(shè)備調(diào)試（1）首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行通電開(kāi)機(jī)，對(duì)起點(diǎn)激光發(fā)射器和接收器校準(zhǔn)調(diào)試，使起點(diǎn)的激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)起點(diǎn)的系統(tǒng)接收器，若對(duì)準(zhǔn)蜂鳴器不響則不響，若沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，則蜂鳴器報(bào)警提示設(shè)備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開(kāi)始測(cè)試前，事前校準(zhǔn)好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次測(cè)試前必須由教練或裁判進(jìn)行手動(dòng)清零，清零時(shí)，不可有阻擋物阻隔激光信號(hào)。清零完畢由教練或判示意運(yùn)動(dòng)員上起跑線(xiàn)。（4）清零后，運(yùn)動(dòng)員上起跑線(xiàn)踩踏起跑線(xiàn)，蜂鳴器響，進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)起跑線(xiàn)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，即時(shí)顯示電路開(kāi)始工作。（5）每次測(cè)試必須踩著折返線(xiàn)后再返回來(lái)踩著起跑線(xiàn)，才算有效計(jì)圈，此時(shí)圈數(shù)加1，對(duì)應(yīng)的圈數(shù)指示燈亮。當(dāng)最后1圈跑回來(lái)踩踏到起跑線(xiàn)時(shí)，秒表計(jì)時(shí)結(jié)束，最后顯示的成績(jī)即為運(yùn)動(dòng)員的最終測(cè)設(shè)成績(jī)。 折返點(diǎn)設(shè)備調(diào)試（1）和起點(diǎn)一樣，首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行通電開(kāi)機(jī)，對(duì)起點(diǎn)激光發(fā)射器和接收器校準(zhǔn)調(diào)試，使起點(diǎn)的激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)起點(diǎn)的系統(tǒng)接收器，若對(duì)準(zhǔn)蜂鳴器不響則不響，若沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，則蜂鳴器報(bào)警提示設(shè)備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開(kāi)始測(cè)試前，事前校準(zhǔn)好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次踩線(xiàn)都有聲光提示，若中途激光裝置出現(xiàn)