【文章內容簡介】 系統(tǒng)硬件器件本系統(tǒng)選用的主要器件有LPC2214, L298N, nRF904, SP708S等。下面給出各器件的詳細的介紹。 LPC2214 LPC2212/LPC2214是一款基于16/32位ARM7TDMIS，并支持實時仿真和跟蹤的CPU,并帶有128/256 k字節(jié)(k )嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼 規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。LPC2212/LPC2214采用144腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、8路10位ADC、PWM輸出以及多達9個的外部中斷，這款微控制器特別適合工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、收款機控制等應用領域。其可用GPIO范圍為76腳(外部存儲區(qū))到112腳(單片).由于內置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關、協(xié)議轉換器、嵌入式軟件調制解調器以及其它各種類型的應用。特性：16/32位ARM7TDMIS核，LQFP144封裝；16kB片內SRAM；128/256kB片內Flash程序存儲器，128位寬度接口/加速器可實現(xiàn)高達60 MHz工作頻率；可加密：全球首個實現(xiàn)可加密的ARM微控制器； 多個串行接口，包括雙UART(16C550)，高速I2C(400kbits/s)和雙SPI；通過片內boot裝載程序實現(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP)和在應用編程(IAP)。512字節(jié)行編程時間為1ms。單扇區(qū)或整片擦除時間為400ms；Embedded ICERT可實現(xiàn)斷點和觀察點。當使用片內Real Monitor軟件對前臺任務進行調試時，中斷服務程序可繼續(xù)運行；8路10位A/D轉換器，；2個32位定時器(帶4路捕獲和4路比較通道)、PWM單元(6路輸出)、實時時鐘和看門狗；向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址；可設置的外部存儲區(qū)(尋址最大范圍為16MB,支持8/16/32位數(shù)據(jù)寬度)；多達112個通用I/O口(可承受5V電壓)，9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳；CPU工作晶振最大為60MHz，并內嵌片內可編程鎖相環(huán)PLL；片內晶振頻率范圍：1～30 MHz；兩種低功耗模式，空閑/掉電；通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒；外設功能可單獨使能/禁止，實現(xiàn)功耗最優(yōu)化；雙電源－CPU操作電壓范圍：～ V( V177。 V)；－I/O操作電壓范圍：～ V( V177。 10%)，可承受5V電壓；管腳圖22如下所示：圖22 LPC2214芯片引腳AHB外設分配了2MB的地址范圍，它位于4GB ARM存儲器空間的最頂端。每個AHB外設都分配了16KB的地址空間。LPC2214的外設功能（中斷控制器除外）都連接到VPB總線。AHB到VPB的橋將VPB與AHB總線相連。VPB外高也分配了2MB的地址滿園。每個VPB外設在VPB地址空間內都分配了16KB地址空間。片內外設與器件引腳的連接由引腳連接模塊控制。軟件可以通過控制該模塊讓引腳與特定的內外設相連。LPC2214結構框圖如圖23所示：圖23 LPC2214結構框圖 L298N恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N是SGS公司的產品，比較常見的是15腳Multi watt封裝的L298N，內部同樣包含4通道邏輯驅動電路。可以方便的驅動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4．5～7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46 V。輸出電流可達2．5 A，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。EnA、EnB接控制使能端，控制電機的停轉。圖24是L298N的功能邏輯圖；圖24 L298N功能邏輯圖圖25 L298N引腳分布圖 nRF9051 nRF905特性：nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，～， 32引腳QFN封裝(55mm)，工作于433/868/915MHz三個ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)學)頻道，頻道之間的轉換時間小于650us。 nRF905由頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成，不需外加聲表濾波器， Shock Burst TM工作模式，自動處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以 10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11mA，內建空閑模式與關機模式，易于實現(xiàn)節(jié)能。nRF905適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線報警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領域。nRF905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，曼徹斯特編碼/解碼由片內硬件完成，無需用戶對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。芯片結構如圖23所示：表21PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX關機模式10X空閑模式110射頻接收模式111射頻發(fā)送模式2工作模式如表21：nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式，兩種節(jié)能模式分別是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。 （1）ShockBurstTM模式與射頻數(shù)據(jù)包有關的高速信號處理都在nRF905片內進行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的SPI接口決定，數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理，但在nRF905中高速發(fā)送，因此中間有很長時間的空閑，這很有利于節(jié)能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式，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。在ShockBurstTM 接收模式下，當一個包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包被接收到后，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準備好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式，nRF905自動產生字頭和CRC校驗碼，當發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。由以上分析可知，nRF905的 ShockBurstTM收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲器和微控制器資源，同時也減小了編寫程序的時間。下面具體詳細分析nRF905的發(fā)送流程和接收流程。圖23 nRF905芯片結構圖發(fā)送流程:典型的nRF905發(fā)送流程分以下幾步：A. 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nRF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定；B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式；C. nRF905的ShockBurstTM發(fā)送：l 射頻寄存器自動開啟；l 數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗碼)；l 發(fā)送數(shù)據(jù)包；l 當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高；D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；E. 當TRX_CE被置低，nRF905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，nRF905才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。接收流程:A. 當TRX_CE為高、TX_EN為低時，nRF905進入ShockBurstTM接收模式；B. 650us后，nRF905不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)；C. 當nRF905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高；D. 當接收到一個相匹配的地址，地址匹配引腳被置高；E. 當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nRF905自動移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把數(shù)據(jù)準備好引腳置高F. 微控制器把TRX_CE置低，nRF905進入空閑模式；G. 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；H. 當所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把數(shù)據(jù)準備好引腳和地址匹配引腳置低；I. 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，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。（2）節(jié)能模式nRF905的節(jié)能模式包括關機模式和節(jié)能模式。在關機模式，nRF905的工作電流最小。進入關機模式后，nRF905保持配置字中的內容，但不會接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動時間也比較短。在空閑模式下，nRF905內部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。nRF905在空閑模式下的工作電流跟外部晶體振蕩器的頻率有關。器件配置:所有配置字都是通過SPI接口送給nRF905。SIP接口的工作方式可通過SPI指令進行設置。當nRF905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)。SPI接口配置: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。 SP708SSP708S ++。SP708R/S/T系列屬于微處理器（uP）監(jiān)控器件。其集成有眾多組件，可監(jiān)測uP及數(shù)字系統(tǒng)中的供電及電池的工作情況。由于以上眾多組件的使用，SP706P /S/R/T，SP708R/S/T系列可有效地增強系統(tǒng)的可靠性及工作效率。SP706P/S/R/T，SP708R/S/T系列包含一個看門狗定時器，一個uP復位模塊，一個供電失敗比較器，及一個手動復位輸入模塊。SP706P/S/R/T，SP708R/S/T系列適用于++，如計算機，汽車系統(tǒng)，控制器，及其他一些智能儀器。對于對電源供電要求嚴格的u P系統(tǒng)/數(shù)字處理系統(tǒng)，SP706P/R/S/T，SP708R/S/T系列是一款非常理想的選擇。 特性 ：（1）高精度低電壓監(jiān)控器： （2） （3） （4）復位脈沖寬度200ms； （5）（SP706P/S/R/T）； （6）最大電源電流40uA； （7）去抖TTL/CMOS手動復位輸入； （8）Vcc下降至1V時產生RESET信號； （9）RESET輸出： （10）SP708R/S/T 支持高/低電平兩種方式； （11）WDI可以保持為浮空，以禁止看門狗功能； （12）內置Vcc干擾抑止電路； （13）提供8引腳PDIP，NSOIC及uSOIC封裝； （14）電壓監(jiān)控器，可監(jiān)控供電失敗或電池電壓不足； （15）708R/S/T引腳兼容性增強以符合工業(yè)標準； SP708R/S/T系列提供4個關鍵功能： 1. 在上電，下電及掉電情況下復位輸出。2. ，一個獨立的看門輸出將為低。3. ，低電池檢測。或監(jiān)控一個非++。4. 一個低電平手動復位允許外部按鍵開關產生RESET信號。 LED顯示器LED(LightEmittingDiode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進行對比，結果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED光效可以超過150lm/W，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。大功率，指發(fā)光功率大，1W 3W 5W或更高的。光強與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應用，加很大的散熱片?，F(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的。效果很好?，F(xiàn)在就擔心有些廠家不重質量，拿的次品LED做電筒，用不了多久就有死燈。LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質量好的LED不管是哪家LED廠家生產的大家的亮度都差不多的,只是生產工藝不一樣,使用壽命略有不同,如果是15度角的亮度就要去到一萬多兩萬MCD的亮度了,亮度相差好幾十倍了,如果是用于照明用的,在戶外最好是用大功率的LED了,亮度就更高了,單個功率有1W,3W,5W,還有的是用多個大功率組合成一個大功率的LED,功率去到幾百都有.LED的內在特征決定了它具有很多優(yōu)點，諸如：一、體積小