【文章內(nèi)容簡介】 的引腳接口如圖14所示，它的引腳功能如表2所以。圖10 nRF905用戶接口電路管腳表1 nRF905模塊用戶接口電路管腳功能說明管腳名稱管腳功能說明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時鐘輸出（未使用）6CD數(shù)字輸出載波檢測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)電模式包括關機模式和空閑模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個引腳決定。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 工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導碼和CRC檢驗碼，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串口接口的指令設置：define WC 0x00 //寫配置寄存器指令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CSN為低電平時，SPI接口開始等待下一條指令，任何一條指令均由CSN電平由高到低的轉(zhuǎn)換開始。硬件上面沒有SPI接口的單片機也可以控制nRF905模塊，可以使用普通單片機的I/O端口模擬SPI接口。 無線傳輸模塊系統(tǒng)的硬件設計無線傳輸模塊的系統(tǒng)硬件設計分為起點和折返點兩部分，起點是以STM32F103C8T6單片機為控制核心，折返點是以AT89S51單片機為核心控制，通過I/O口對nRF905模塊的狀態(tài)口、模式接口和SPI接口進行控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設計如圖15所示［7］。模式控制114SPI接口10狀態(tài)輸出112Nrf905高頻頭單片機圖 11 無線系統(tǒng)硬件設計無線收發(fā)系統(tǒng)，無論是起點設備還是折返點設備，都是以單片機為基礎的控制器，其原理基本一樣，與nRF905模塊配合使用實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送與接收功能。往返跑的無線傳輸系統(tǒng)是有一對的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將TRX_CE和TX_EN管腳同時置為高電平，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TX_EN管腳置于低電平，接收端就由nRF905模塊接收數(shù)據(jù)。無線收發(fā)系統(tǒng)采用半雙工的通訊模式，可以實現(xiàn)兩臺單片機系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)收發(fā)。 無線傳輸模塊系統(tǒng)的軟件設計A）無線發(fā)送系統(tǒng)軟件設計發(fā)送端的單片機將接收的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫完后，就要控制nRF905模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，nRF905模塊在發(fā)送模式時會自動產(chǎn)生字頭和CRC檢驗碼。當發(fā)送過程結束后，nRF905模塊的數(shù)據(jù)傳輸完成管腳會通知單片機數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。典型的nRF905模塊數(shù)據(jù)發(fā)送流程：（1）當微控制器要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將接收機的地址和發(fā)送數(shù)據(jù)通過SPI接口按時序傳輸給NRF905模塊；（2）微控制器為NRF905的TRX_CE和TX_EN管腳同時提供高電平，nRF905工作模式啟動；（3）發(fā)送端的nRF905模塊發(fā)送過程處理：射頻寄存器開啟→數(shù)據(jù)打包（加字頭和CRC校驗碼）→數(shù)據(jù)包發(fā)送→發(fā)送結束，置DR腳為高電平。（4）如果AUTO_RETRAN被置為高電平，nRF905模塊默認為連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE被置為低電平。（5）當TRX_CE被置低，NRF905發(fā)送過程完成，并自動進入空閑狀態(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，NRF905才能接受下一個發(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)無線接收系統(tǒng)軟件設計接收端的單片機控制nRF905模塊進入接收模式后，當nRF905模塊檢測到有同一頻段的載波信號且受到相匹配的地址時，就開始數(shù)據(jù)包接收。當數(shù)據(jù)包正確接收完畢后，接收端的單片機在nRF905模塊處于待機狀態(tài)時通過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TRX_CE提供高電平，而降TX_EN設置為低電平，nRF905模塊進入接收模式；（2）650us后，nRF905模塊檢測傳過來的信息，準備接收數(shù)據(jù)。（3）當nRF905模塊檢測到與接收頻率胸痛的載波時，自動將載波檢測管腳（CD腳）置高；（4）當nRF905模塊接收到有效的地址時，自動將地址匹配管腳（AM腳）置高；（5）當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢后，nRF905模塊自動去掉數(shù)據(jù)包的字頭、地址和CRC校驗碼，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設置為低電平；（7）微控制器通過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進入待機狀態(tài)。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，nRF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，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)包還是進入另一個工作模式。AT89S51控制nRF905數(shù)據(jù)接收流程圖如圖16（右）所示［9］。待機模式SPI寄存器配置啟動發(fā)送模式待機模式置DR,AM高電平接收數(shù)據(jù)包地址匹配信號置高啟動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 單片機控制nRF905的信號發(fā)送和接收流程圖4 輔助電路的設計考慮到電路的調(diào)試，可以在電路中接入一個蜂鳴器，用來報警系統(tǒng)中出現(xiàn)異常的情況。例如兩個模塊沒有對準，則蜂鳴器響，或者跑道有阻隔物，導致系統(tǒng)誤啟動，這時蜂鳴器長響，說明系統(tǒng)出現(xiàn)異常，則可以進行報修。同時，可以提示運動員是否通過起點和折返點，由于運動員通過掃描點的速度比較快，蜂鳴器只是短暫的出現(xiàn)“滴”聲，可以起到提示效果。由于每個運動員測試完畢后，下一個運動員再進行測試，必須進行清零，設計一個按鍵清零電路，當下一個運動員要進行成績測試時，由教練或者裁判進行手動清零。在記圈方面，我們通過簡單的發(fā)光二極管指示燈來顯示當前運動員所跑圈數(shù)即可。一般用5個發(fā)光管就能滿足日常測試要求，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，詳見電路總圖。5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 起點設備調(diào)試（1）首先對系統(tǒng)進行通電開機，對起點激光發(fā)射器和接收器校準調(diào)試，使起點的激光發(fā)射器對準起點的系統(tǒng)接收器，若對準蜂鳴器不響則不響，若沒有對準，則蜂鳴器報警提示設備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開始測試前，事前校準好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次測試前必須由教練或裁判進行手動清零，清零時，不可有阻擋物阻隔激光信號。清零完畢由教練或判示意運動員上起跑線。（4）清零后，運動員上起跑線踩踏起跑線，蜂鳴器響，進入預備狀態(tài)，若運動員離開起跑線，計時開始，即時顯示電路開始工作。（5）每次測試必須踩著折返線后再返回來踩著起跑線，才算有效計圈，此時圈數(shù)加1，對應的圈數(shù)指示燈亮。當最后1圈跑回來踩踏到起跑線時，秒表計時結束，最后顯示的成績即為運動員的最終測設成績。 折返點設備調(diào)試（1）和起點一樣，首先對系統(tǒng)進行通電開機，對起點激光發(fā)射器和接收器校準調(diào)試，使起點的激光發(fā)射器對準起點的系統(tǒng)接收器，若對準蜂鳴器不響則不響，若沒有對準，則蜂鳴器報警提示設備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開始測試前，事前校準好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次踩線都有聲光提示，若中途激光裝置出現(xiàn)