【文章內(nèi)容簡介】 ， 整個電路要通過變速才能解決速率上的差異。 nRF905 芯片的 ShockBurstTM 模式減少了在這一過程中的平均電流消耗。在 ShockBurstTM RX 模式中，當(dāng)一個有效地址的數(shù)據(jù)包被接收時，能夠通過 AM 和 R 兩個信號外送給 MCU 。在ShockBurstTMTX 模式中， nRF905 芯片自動地完成報頭的生成和 CRC 校驗，當(dāng)發(fā)送過程完成后，能夠通過 DR 信號外送給 MCU，發(fā)送工作已經(jīng)完成。這樣可以降低 MCU 對內(nèi)存的要求，使得 MCU 實現(xiàn)了低成本，同時也縮短了軟件的開發(fā)周期 [6]。 表 2 nRF905 的工作模式 PWR_UP TRX_CE TX_ EN 工作模式 0 —— —— 關(guān)機(jī)模式 1 0 —— 空閑模式 1 1 0 接收模式 1 1 1 發(fā)送模式 數(shù)據(jù)發(fā)送 典型 nRF905 的發(fā)送流程分以下幾步 ： (1)當(dāng) MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過 SPI 接口，按時序把接收機(jī)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 。 (2)微控制器置 TRXCE 和 TXCE 為高電平，激發(fā) nRF905 的射頻發(fā)射模式 。 (3)當(dāng) nRF905 處與射頻發(fā)射模式時，射頻電路將自動提升功率，對數(shù)據(jù)打包（添加報頭，完成 CRC 校驗計算），完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送。發(fā)送完成后， DR 信號將被設(shè)為高電平 ； 在發(fā)送期間，無論 TRXCE 和 TXCE 發(fā)生怎樣的改變， nRF905都能保證本次發(fā)送從開始到結(jié)束的一次性完成，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。而新的模式只有在此次發(fā)送完成后才會被激活。 (4)當(dāng)射頻配置寄存器中的 AUTORETRAN 字段為 “1”時，不斷重發(fā) ， nRF905直到 TRXCE 被置低 ； 而當(dāng) TRXCE 被置低， nRF905 發(fā)送過程完成，自動進(jìn)入空閑模式；如果 TXCE 為低電平而 TRXCE 繼續(xù)保持高電平，那么 nRF905 芯片將在完成本次發(fā)送后， 進(jìn)入 RX 模式并且進(jìn)入預(yù)設(shè)的信道 [7]。 數(shù)據(jù)接收 當(dāng) TRXCE 為高、 TXCE 為低時， nRF905 進(jìn)入接收模式： 12 (1)650μs后， nRF905 開始監(jiān)聽無線電信號 ； (2)當(dāng) nRF905 檢測接收頻率的載波時， CD 變?yōu)楦唠娖?。 當(dāng)接收到一個有效的地址， AM 變?yōu)楦唠娖剑? (3)當(dāng)被接收的數(shù)據(jù)包 CRC 校驗正確， nRF905 將除去報頭，地址及 CRC 比特，同時使 DR 變?yōu)楦唠娖剑? (4)微控制器把 TRXCE 置低， nRF905 進(jìn)入空閑模式；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(nèi)； (5)當(dāng)所有的負(fù)載數(shù)據(jù)傳出后， nRF905 再次將設(shè)定 AM和 DR 低電平。當(dāng)正在接收一個數(shù)據(jù)包時， TRXCE 或 TXCE 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)入另一個工作模式。 其中 MOSI/MISO 是發(fā)射 / 接收數(shù)據(jù)的通道； TRX_CE， TXCE 是收 /發(fā)通道的控制端； PWRUP 是工作模式控制端； CSN、 SCK 為串行接口控制端； CD 是接收模式下載波監(jiān)測信號輸出端 ； AM是接收到正確的數(shù)據(jù)包地址后芯片指示信號的輸出端； DR 是發(fā)射完一個數(shù)據(jù)包后芯片指示信號的輸出端； UPCLK 是芯片提供的一個可設(shè)置的時鐘源信號輸出端； ANT1 和 ANT2 用于天線部分 。 XC1和 XC2 外接電路構(gòu)成了晶體振蕩電路 。 收發(fā)天線的設(shè)計 nRF905 芯片可以選擇多種形式的天線作為無線傳輸?shù)耐緩健τ诘蛽p耗、小尺寸的無線模塊來說，具有 T 型匹配網(wǎng)絡(luò)的環(huán)形天線是一個很好天線的解決方案。本系統(tǒng)采用 PCB 板上環(huán)形天線，該方案具有成本低，方向性較好等特點(diǎn)。天線電路如圖 13 所示。 圖 13 天線電路 圖 13 5 軟件介紹 采集電路流程圖 DS18B20 的工作遵循嚴(yán)格的單總線協(xié)議。主機(jī)首先發(fā)一復(fù)位脈沖，使信號線上所有的 DS18B20 芯片都被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM 操作命令，使序列號編碼匹配的 DS18B20 被激活，準(zhǔn)備接收下面的內(nèi)存訪問命令。內(nèi)存訪問命令控制選中的 DS18B20 的工作狀態(tài)，完成整個溫度轉(zhuǎn)換、讀取等工作 (單總線 ROM 命令發(fā)送之前存儲命令和控制命令不起作用 )。其工作流程圖如圖 14 所示。 在對 DS18B20 進(jìn)行操作的整個過程中，主要包括三個關(guān)鍵過程 :主機(jī)搜索DS18B20 序列號、啟動在線 DS18B20 作溫度轉(zhuǎn)換、讀取在線 DS18B20 溫度值。其中主機(jī)啟動溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值的流程圖如圖 15 所示。 工作中系統(tǒng)對 DS18B20 的操作以 ROM 命令和存儲器命令形式出現(xiàn)。其中ROM 操作命令均為 8 位長，命令代碼分別為：讀 ROM（ 33H）、 匹配 ROM（ 55H）、跳過 ROM（ CCH)、搜索 ROM（ FOH） 和告警搜索 （ ECH） 命令。存儲器操作命令為：寫暫存存儲器 （ 44H） 、讀暫存存儲器 （ BEH） 。復(fù)制暫存存儲器 （ 48H） ,溫度變（ 44H）、重新調(diào)出 EERAM（ B8H）和讀電源供電方式 (B4H)命令。 寫 溫度： 將數(shù)據(jù)線 從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15μs 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15μs到 60μs之間對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平 μ，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個寫周期前必須有1μs以上的高電平恢復(fù)期。 讀 溫度： 主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1μs以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。主機(jī)在讀時間片下降沿之后 1μs內(nèi)完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60μs，各個讀周期之間也必須有 1μs以下的高電平恢復(fù)期。 鍵盤流程圖 鍵盤顯示及流程圖如圖 16 所示 。 nRF905 控制程序 控制 nRF905 的程序設(shè)計，大致分兩個階段 ,首先是對 nRF905 進(jìn)行初始配置，配置完成后按需要編寫數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收程序。 14 圖 14 工作流程 圖 N i=i+1 Y N 開始 初始化 DS18B20 發(fā)搜索 ROM 命令 讀在線 DSI8B20 序列號 存在一個DS18B20？ 初始化 DS18B20 發(fā)跳過 ROM 命 令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 等待 2μs i=1 初始化 DS18B20 發(fā)匹配 ROM 命令 發(fā)一 個 DSI8B20 序列號 讀存儲器 讀 匹配 DSI8B20 溫度 所有 DS18B20 訪問完？ Y 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) WRITE SCRATCHPAD 命令 寫 TH,TL和 CONFIG的值 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) READ SCRATCHPAD 命令 復(fù)位 脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) COPE SCRATCHPAD 命令，等 10μs 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 圖 15 啟動溫度轉(zhuǎn)換及讀溫 度值流程圖 15 初始化配置 第一階段應(yīng)完成初始化配置，分以下幾項 ： (1)初始化 nRF905 的射頻配置寄存器。這些寄存器中有很多信息，必須根據(jù)實際情況進(jìn)行配置，另外還有發(fā)送地址、接收地址、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的長度，可根據(jù)實際應(yīng)用配置。 (2)配置N N Y Y Y Y N Y N N Y 開始 置 所有的行為低電平 延時 10ms RET 記下列號初值，使某一列為低 第一列有鍵按下嗎？ 是否鍵抖動？ 是第 1 行？ 是第 2 行？ RET R4 送初值 08H R0 送初值 00H 取鍵盤號 是命令鍵？ 轉(zhuǎn)命令鍵 字形碼初值 送 DPTR 取字形碼數(shù)據(jù) 取顯示緩沖指針 顯示緩沖地址加 1 判是否最高位 ？ 保存緩沖地址 送顯示子程序 地址轉(zhuǎn)移表送 DPTR 根據(jù)指針跳轉(zhuǎn) 繼續(xù)下一位 顯示完畢 結(jié)束 圖 16 鍵盤及顯示流程圖 16 nRF905 的發(fā)送地址，最多 4 個字節(jié)，發(fā)送端的發(fā)送地址應(yīng)與接收端設(shè)備的接收地址相同。在實際工作中， nRF905 可以自動濾除地址不相同的數(shù)據(jù)，只有地址匹配且校驗正確的數(shù)據(jù)才會被接收，并存儲在接收數(shù)據(jù)寄存器中。 nRF905 發(fā)送流程圖 N N Y N Y Y 配置寄存器中自動重發(fā)位是否為高？ 進(jìn)入 SPI 編程模式； 輸入要發(fā)送的地址和數(shù)據(jù) THXCE=1？ 進(jìn)入發(fā)送模式； 自動產(chǎn)生先導(dǎo)碼和 CRC 校驗碼，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，完成時 DR=1 TRXCE=1？ 產(chǎn)生先代碼后 DR 為 0 TXEN=1 PWRUP=1 TRXCE=0 進(jìn)入待機(jī)模式 圖 17 nRF905 的發(fā)送程序流程圖 17 nRF905 接收流程圖 6 結(jié)論 本系統(tǒng)就是充分利用了 DS18B 89C51 和 nRF905。系統(tǒng) 采用 DS18B20采集溫度并通過 89C51 單 片機(jī)控制數(shù)據(jù)通過 LED 顯示，再經(jīng) nRF905，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。 DS18B20 傳感器精度高、互換性好 。它直接將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼 ,可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù) ,通信方便 ,傳輸距離遠(yuǎn)且抗干擾性好 。與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜 ,而且系統(tǒng)得以簡化 ,系統(tǒng)擴(kuò)N N Y Y N Y N TRXCE=1？ 進(jìn)入到接收模式； 接收到載波時 CD=1 地址是否正確？ AM=1 接收數(shù)據(jù) 校驗是 否正確？ DR=1 Y TRXCE=1？ nRF905 進(jìn)入待機(jī)模式 MCU 通過 SPI 接口接收數(shù)據(jù) DR=O。AM=0 TXEN=0 PWRIP=1 進(jìn)入待機(jī)模式 AM=0 圖 18 nRF905 的接收程序流程圖 18 充維護(hù)十分方便。 nRF905 通過 SPI 接口與 89C51 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 ,通過 ShockBurst收發(fā)模式進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送 ,收發(fā)可靠 ,使用方便。本系統(tǒng)所設(shè)計的溫度檢測系統(tǒng)可測量的溫度范圍為 20~+50℃ ， 接收端也能夠正確地接收到數(shù)據(jù)并通過 數(shù)碼管顯示出來 ,顯示的溫度值非常準(zhǔn)確。采用 PCB 板微帶天線時 , 無線通信的距離 比較遠(yuǎn) , 通過發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù) , 在接收端能正確接收數(shù)據(jù)并顯示。實驗表明 , 該系統(tǒng)充分說明了 nRF905 的性能良好 , 實時性好 , 實用性強(qiáng)。 總之 ,該設(shè)計提供了一種行之有效的多路無線溫度采集及傳輸?shù)姆椒?,經(jīng)過多次使用發(fā)現(xiàn)其可移植性好 ,實用性強(qiáng)。 在此基礎(chǔ)上可以 擴(kuò)展移植 實現(xiàn)無線遙控遙測 ,如：無線抄表 數(shù)據(jù)采集 無線控制 無線數(shù)據(jù)傳送 無線家庭自動化 、無 線門禁考勤 、 無線電力測控 、 無線智能家庭 、 無線智能公交 系統(tǒng)等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使 我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 致謝 本論文是在老師的 精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下 順利完成的 。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我 獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，并對當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解和認(rèn)識，對單片機(jī)領(lǐng)域也有了更深入的學(xué)習(xí)，這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)方面的知識有極大的幫助。 在此衷心感謝 指導(dǎo) 老師 ， 同時 還要感謝其他教育過我的老師們，他們在這 四 年期間，也給了我很大的幫助。另外，在我設(shè)計期間，本小組的同學(xué)也給了我很多的幫助，在此我也向他們表達(dá)我真誠的謝意。 在大學(xué)求學(xué)的四年中，河南科技學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)對我的學(xué)習(xí)給予了很大的支持和幫助，我在這里不僅體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，而且也感受到了集體給我的關(guān)懷，在此對他們表示衷心的感謝。 在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績來回報各位領(lǐng)導(dǎo)和老師。 參考文獻(xiàn) [1]鄭長征 .基于 nRF905 的糧庫無線測溫系統(tǒng) [J].微計算機(jī)信息 ,2020(17):2931 [2]李朝 青 .單片機(jī)原理及接口電路 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [3]胡漢才 .單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M].北京 :清華大學(xué)出版 ,2020 [4]曹巧媛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2002 [5]劉鳴 .溫度傳感器 DS18B20 的特性及程序設(shè)計方法 [J].電測與儀表 ,2001(45):1516 [6]金保華 .基于 nRF905 的無線數(shù)據(jù)多點(diǎn)跳傳的通信系統(tǒng) [J].儀表技術(shù)與傳感器 ,2020 19 (14):35 [7]蔣博 .nRF90