【文章內容簡介】 ster）：寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。c) 發(fā)送地址（TXAddress）：寄存器包含目標器件地址，字節(jié)長度由配置寄存器設置。d) 發(fā)送有效數(shù)據(jù)（TXPayload）：寄存器包含發(fā)送的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設置。e) 接收有效數(shù)據(jù)（TXPayload）：寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準備就緒DR指示。6) SPI指令設置用于SPI接口的有用命令指令見下表，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的又高到低的轉換開始。表23 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_PAYLOA D(WTP)00100000寫TX有效數(shù)據(jù)123字節(jié)寫操作全部從字節(jié)0開始R_TX_PAYLOA D(RTP)00100001讀TX有效數(shù)據(jù)123字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0開始W_TX_ADDRES S(WTA)00100010寫TX有效數(shù)據(jù)14字節(jié)寫操作全部從字節(jié)0開始R_TX_ADDRES S(RTA)00100011讀TX有效數(shù)據(jù)14字節(jié)讀操作全部從字節(jié)0開始R_RX_PAYLOA D(RRP)00100100讀RX有效數(shù)據(jù)123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表24 RF配置寄存器參數(shù)位寬說明CH_NO9同HFREQ_PLL一起設置中心頻率（默認值=180d）FRF=（+CHNod/10）*(1+HFREQPLLd)MHZHFREQ_PLL1“0”_器件工作在433MHZ頻段“1”_器件工作在868/915MHZ頻段PA_PWR2輸出功率（默認=00）“00” 10dBm“01” 2dBm“10” +6dBm“11” +10dBmRX_RED_PWR1“0” _正常模式“1” _低功耗模式AUTO_RETRAN1重發(fā)數(shù)據(jù)“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接收有效數(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)寬度RX_ADDRESS32RX地址UP_CLK_FREQ2“00” 4MHZ“01” 2MHZ“10” 1MHZ“11” 500KHZXOF3晶體振蕩頻率“000” _4MHZ“001” _8MHZ“010” _12MHZ“011” _16MHZ “100” _20MHZCRC_EN1“0” _不允許“1” _允許CRC_MODE1“0” _8位CRC校驗位“1” _16位CRC校驗位UP_CLK_EN1“0” _沒有外部時鐘“1” _外部時鐘信號使能7) 接口a) 模式控制接口：該接口由 PWR 、TRX_CE、TX_EN組成控制由nRF905組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和 SPI 編程模式；待機和SPI編程模式 ；發(fā)射模式；接收模式。b) SPI接口：SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。在配置模式下單片機通過SPI接口配置高頻率的工作參數(shù)；在發(fā)射/接收模式下單片機SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。c) 狀態(tài)輸出接口：提供載波檢測輸出CD，地址匹配輸出AM，數(shù)據(jù)就緒輸出DR。 8) NRF905的特點a) 載波檢測當NRF905工作在接受模式時，如果有與器件被編程通道相同的載波出現(xiàn)，載波引腳（CD）被置高，這一特征對于避免工作在相同頻率的不同發(fā)射機的數(shù)據(jù)碰撞非常有效，任何時候當器件準備發(fā)射送數(shù)據(jù)時，應先進入接收模式，判斷是否希望的通道可以輸出數(shù)據(jù)，這就是發(fā)射前先監(jiān)聽的協(xié)議。b) 地址匹配當NRF905工作在接受模式時，引入的數(shù)據(jù)包的地址與器件自身地址相同時，地址匹配引腳（AM）被置高，使用這個引腳控制被指示在數(shù)據(jù)準備就緒（DR）信號置高前，器件正在接收數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)準備就緒（DR）信號沒有置高，例如CRC校驗錯誤，地址匹配引腳（AM）在數(shù)據(jù)包接收結束時復位置低，這一特征對MCU特別有用。如果地址匹配引腳（AM）被置高，MCU可以決定等待，觀察如果數(shù)據(jù)準備就緒（DR）信號被沒有置高，說明一個有效地數(shù)據(jù)包已經接收，或者放棄一個可能已經接收受的有效數(shù)據(jù)包并改變工作模式。c) 數(shù)據(jù)準備就緒數(shù)據(jù)準備就緒（DR）信號使最大限度地降低軟件編程的復雜性成為可能。在發(fā)送模式時，一個完整的數(shù)據(jù)包發(fā)送結束時DR置高，告訴MCU NRF905已經準備好新動作，DR信號在數(shù)據(jù)包傳輸開始時或轉換為其他模式，如接收模式或Standby模式時復位置低。在自動重發(fā)模式時，DR信號在前導碼的開始時置高，在前導碼的結束開始時置低，數(shù)據(jù)準備就緒（DR）信號在每次數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_始時產生脈沖。在接收模式時，DR信號在接收有效數(shù)據(jù)包，如：有效地址，有效地數(shù)據(jù)長度和CRC時置高，然后MCU可以通過SPI接口讀取數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)被讀空時或者器件轉換到發(fā)送模式時，DR信號置低。 本章小結本章主要對無線通信技術作了介紹，對比了幾種通信技術的，最終選擇了低功率短距離無線通信， 介紹了對于無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應該考慮的幾方面，以及無線傳輸模塊nRF905的選擇。同時對無線收發(fā)模塊進行了介紹，著重介紹了NRF905的工作模式。3無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（上位機部分）的總體描述 單片機AT89C51主控單元和外圍模塊AT89C51單片機為主控單元，通過鍵盤控制模塊發(fā)送命令使下位機進行溫度采集，由下位機的NRF905發(fā)送數(shù)據(jù)，上位機的NRF905接受數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。接收模塊將接收的溫度數(shù)據(jù)再經SPI口送給單片機，進行數(shù)碼管顯示。 無線傳輸收發(fā)模塊通過 NRF905 模塊接收發(fā)送端發(fā)出的溫度信息，當數(shù)據(jù)接收完成后產生接收完成中斷信號，單片機確認有中斷信息后讀取NRF905接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)包協(xié)議將接收到的信息通過數(shù)碼管動態(tài)掃描方式顯示當前溫度，同時也將溫度信息通過 RS232串口上傳給PC機。 系統(tǒng)方案論證對于基于短距離RF通訊技術的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，主要由溫度信號采集模塊、無線傳輸模塊、單片機主控制模塊及其外圍模塊四部分組成，如圖31所示。溫度采集模塊發(fā)送端主控單元NRF905收發(fā)模塊溫度顯示模塊NRF905收發(fā)模塊鍵盤控制模塊接收端顯示模塊接收端主控單元 圖 31 系統(tǒng)結構總框圖對于基于短距離RF通訊技術的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計（上位機部分）而言，主要由單片機主控制單元、無線傳輸模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤模塊和RS232串口模塊五大部分組成。系統(tǒng)上位機通過鍵盤控制模塊發(fā)送命令給下位機，下位機執(zhí)行溫度采集后將數(shù)據(jù)再發(fā)送給上位機，收發(fā)模塊NRF905接收溫度數(shù)據(jù)，通過SPI接口將數(shù)據(jù)傳給單片機，進行數(shù)碼顯示，同時將數(shù)據(jù)上傳給PC機。串口模塊NRF905AT89C51顯示模塊鍵盤模塊存儲模塊 圖 32 上位機系統(tǒng)結構框圖 本章小結本章主要對無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（上位機部分）進行了總體描述，包括無線傳輸收發(fā)模塊、主控單片機以及相關外圍模塊的上位機的具體功能。并對整個系統(tǒng)的結構進行了介紹，包括單片機主控單元、無線收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、鍵盤控制模塊、存儲模塊的上位機結構。4系統(tǒng)硬件設計 圖 41 AT89C51電路圖 單片機AT89C51為主控單元，P1口直接和無線模塊NRF905相連，實現(xiàn)單片機與NRF905的數(shù)據(jù)通信，P2口的低四位控制數(shù)碼管的位選，P0口為段選。1圖4 2 復位電路圖圖中RST接單片機的復位引腳RST，形成復位電路。平時RST端口是高電平，當按鍵按下后，RST端口為低電平，實現(xiàn)低電平復位。 無線收發(fā)模塊 圖 43 無線收發(fā)模塊電路圖無線收發(fā)模塊的各引腳直接和單片機相連，在單片機的控制下，通過SPI接口完成溫度數(shù)據(jù)的讀入讀出，發(fā)送模塊和接收模塊的NRF905完成數(shù)據(jù)的無線傳輸。 電源模塊圖 44 電源模塊電路圖—，超出這個工作電壓范圍無線模塊就可能被燒壞，所以為了讓NRF905正常工作。 數(shù)碼管顯示模塊 圖 45 數(shù)碼管顯示模塊電路圖 顯示電路采用動態(tài)顯示方法，可以節(jié)約硬件資源，降低系統(tǒng)的設計成本。使用P2口低4位作為位選碼控制端，P0作為段選碼控制端。圖 46 鍵盤控制模塊電路圖鍵盤是單片機應用系統(tǒng)中是一個很關鍵的部件，它能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。本次設計采用非編碼式鍵盤中的獨立式鍵盤，獨立式鍵盤中，每個鍵占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它I/O口線上的狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，適合在按鍵數(shù)量較少的情況。圖 47 外接存儲模塊電路圖AT93C46是Atmel公司生產的低功耗、低電壓、電可擦除、可編程只讀存儲器，采用CMOS工藝技術制造并帶有3線串行接口，其容量為1kB，可重復寫100萬次，數(shù)據(jù)可保存100年以上。CS：片選信號。高電平有效，低電平時進入等待模式。在連續(xù)的指令之間，CS信號必須持續(xù)至少250ns的低電平，才能保證芯片正常工作。SCK：串行時鐘信號。在SCK的上升沿，操作碼、地址和數(shù)據(jù)位進入器件或從器件輸出。在發(fā)送序列時，SCK最好不停止，以防止讀／寫數(shù)據(jù)的錯誤。DI：串行數(shù)據(jù)輸入?？稍赟CK的同步下輸入開始位、操作碼、地址位和數(shù)據(jù)位。DO：串行數(shù)據(jù)輸出。在SCK同步下讀周期時，用于輸出數(shù)據(jù)；而在地址擦／寫周期或芯片擦／寫周期時，該端用于提供忙／閑信息。VSS：接地。VCC：接+5V電源。ORG：存貯器構造配置端。該端接VCC或懸空時，輸出為16位；接GND時，輸出為8位。DC：空腳，不連接。表41 AT93C46/56/66系統(tǒng)指令指令起始位操作碼地址位數(shù)據(jù)位備注READ110AnAo AnAo空從指定的單元讀物EWEN10011xxxxx 11xxxxx空允許寫指令ERASE111An~Ao An1~Ao空擦除指定單元WRITE101An～Ao An1～AoD7~D0 D15~D0寫入存儲單元ERAL10010xxxxx 10xxxx空擦除存儲器所有單元WRAL10001xxxx 01xxxxD7~D0 D15~D0寫入存儲器所有單元EWDS10000xxxxx 00xxxx空禁止寫指令 串口模塊圖 48 串口模塊電路圖 該串口我選用了標準的RS232接口，它是電平與TTL電平轉換驅動電路。常用的芯片是MAX232，MAX232的優(yōu)點是：（1） 一片芯片可以完成發(fā)送轉換和接受轉換的雙重功能；（2） 單一電源+5V供電。 系統(tǒng)總體電路圖以上分別介紹了系統(tǒng)的各個模塊電路組成，整體電路圖見附圖。 本章小結本章主要講述了系統(tǒng)的硬件設計，給出了系統(tǒng)設計的結構圖，從系統(tǒng)各組成部分分別進行了設計。本系統(tǒng)主要由單片機主控單元、無線收發(fā)模塊、電源轉換模塊、數(shù)碼管顯示模塊、鍵盤控制模塊、外接存儲模塊和串口模塊構成。5 系統(tǒng)軟件設計編程時采用模塊化的設計思想，系統(tǒng)中各主要的模塊均編寫成獨立的函數(shù)，在主函數(shù)中加以調用，程序主要由以下幾個功能模塊構成：上電初始化程序、數(shù)據(jù)發(fā)送接受程序、數(shù)碼顯示程序。通信協(xié)議是通信雙方為實現(xiàn)信息交換而制定的規(guī)則。由于主接收器與數(shù)據(jù)終端之間的通信可能會受到其它數(shù)據(jù)終端或外界環(huán)境的干擾而發(fā)生錯誤，因此，需要通信協(xié)議來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，無線通信協(xié)議還要考慮通信雙方的檢錯、糾錯問題。數(shù)據(jù)發(fā)送端在打包發(fā)送數(shù)據(jù)時，在無線數(shù)據(jù)包中添加校驗字節(jié)，本文采用CRC校驗。接收端在接收到數(shù)據(jù)包后檢驗校驗字節(jié)，若校驗不正確，請求發(fā)送端重發(fā)。若重發(fā)達到規(guī)定的次數(shù)或出現(xiàn)通信超時，放棄當前采集請求。nRF905只有一種協(xié)議格式，