【文章內(nèi)容簡介】 口是開漏輸出的，當(dāng)輸出 0 時(shí)為低電平，但輸出 1 時(shí)卻是懸空的，所以必須接上拉電阻，使其輸出為高電平。位選信號有 經(jīng)過 7407 來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)需要某一位數(shù)碼管顯示時(shí)，只要給相應(yīng)的位選端一個(gè)低電平，其余位選端給高電平， P0 口給相應(yīng)的字型碼。顯示部分的設(shè)計(jì)圖，如圖 310所示。 圖 310 顯示電路設(shè)計(jì)圖 顯示字符的編碼 由圖 310 的接線方法，確定字符與型碼的對應(yīng)表，如表 33 所示。 表 33 顯示字符碼的編碼表 字符碼 字型碼 字符碼 字型碼 0 EDH 0. FDH 1 28H 1. 38H 2 CBH 2. DBH 3 ABH 3. BBH 4 2EH 4. 3EH 5 A7H 5. B7H 6 E7H 6. F7H 7 29H 7. 39H 8 EFH 8. FFH 9 AFH 9. BFH R 6FH H 6EH C C5H 報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì) 報(bào)警電路要達(dá)到的功能是，當(dāng)下位機(jī)測量得到的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)后，上位機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)與值相比較，如不在范圍內(nèi)，就發(fā)出警報(bào)。 蜂鳴器簡介 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、 電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。本系統(tǒng)采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，本系統(tǒng)使用 PNP 型三極管來放大電流。 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 發(fā)光根據(jù)型 號的不同，其工作電壓少有不同，工作電流也不一樣，本系統(tǒng)確定其工作電流為 10mA,工作電壓為 ，據(jù)此計(jì)算限流電阻值。計(jì)算公式為： R UUF /IF 32 式中 UF 為發(fā)光二極管的工作電壓， IF 為工作電流。 經(jīng)過計(jì)算的： R （ ） /10 其工作情況是，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)時(shí)，給控制口低電平，則發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，蜂鳴器響起。為了區(qū)分溫度超值還是濕度超值，所以需要兩個(gè)發(fā)光二極管來區(qū)分，若紅燈亮則溫度超值，綠燈亮濕度超值。根據(jù)以上情況 ，選擇三個(gè) I/O 口作為控制口，用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。報(bào)警模塊的具體設(shè)計(jì)圖，如圖 311 所示。 圖 311 報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊，完成軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。分別介紹上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)思路和流程。 上位機(jī)的設(shè)計(jì) 上位機(jī)的設(shè)計(jì)思路 當(dāng)需要 1 號下位機(jī)將測量數(shù)據(jù)傳送過來時(shí)，就按下主機(jī)的 KEY1 鍵，單片機(jī)就發(fā)送命令給主機(jī)的無線模塊 nRF905，通過下位機(jī)的無線模塊 nRF905 把命令發(fā)送給 1 號下位機(jī)，然后將 主機(jī)的無線模塊 nRF905 轉(zhuǎn)換成接收模式，一直檢測 1號下位機(jī)是否發(fā)送數(shù)據(jù)來，若主機(jī)接收到數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)與設(shè)定的范圍比較，如果超過范圍就啟動(dòng)警報(bào)，并顯示傳輸過來的數(shù)據(jù)和 1 號監(jiān)測節(jié)點(diǎn)號，直到有鍵按下，判斷 KEY1 鍵還是 KEY2 鍵，重復(fù)以上步驟。不同的是，如果是 KEY2 鍵按下，主機(jī)是把命令發(fā)送給 2 號下位機(jī)，并等待 2 號下位機(jī)返送溫濕度信息值。 上位機(jī)的設(shè)計(jì)流程 上位機(jī)程序的流程圖，如圖 41 所示。 圖 41 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)流程圖 上位機(jī)的具體執(zhí)行步驟如下： 第一步：初始化上位機(jī)的無線模塊 nRF905 配置寄存器 ； 第二步：利用 while 1 語句進(jìn)入死循環(huán)； 第三步：判斷 KEY1 鍵是否按下，如果按下，等待按鍵松開，然后進(jìn)入第四步，如果 KEY1 鍵沒有按下，就判斷 KEY2 鍵是否按下，如果 KEY2 鍵被按下，等待 KEY2 鍵松開，就進(jìn)入第五步，若果 KEY2 鍵也沒按下，就重復(fù)第三步； 第四步：發(fā)送命令給 1 號下位機(jī)，發(fā)送完成后，等待 1 號下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī)，通過 DR 引腳來判斷，如果接收到，則 DR 1，否則就一直等待接收。 DR 1 以后，關(guān)閉芯片接受和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內(nèi)，如果溫度超 值則點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管 LED1 并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果濕度超值則點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管 LED2 并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊。然后點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管 LED3，表明是 1 號下位機(jī)傳送來的信息。如果 KEY1 和 KEY2 都為 1，則顯示 1 號下位機(jī)發(fā)送來的溫濕度信息值，如果 KEY1 0，則重復(fù)第四步，如果 KEY2 0，則第四步結(jié)束，入第五步。 第五步：發(fā)送命令給 2 號下位機(jī)，發(fā)送完成后，等待 2 號下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī)，通過 DR 引腳來判斷，如果接收到，則 DR 1，否則就一直等待接收。 DR 1 以后，關(guān)閉芯片接受 和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數(shù)據(jù)。并判斷是否在給定的范圍內(nèi)，如果溫度超值則點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管 LED1 并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果濕度超值則點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管 LED2 并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊。然后點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管 LED4，表明是 2 號下位機(jī)傳送來的信息。如果 KEY1 和 KEY2 都為 1，則顯示 2 號下位機(jī)發(fā)送來的溫濕度信息值，如果 KEY2 0，則重復(fù)第五步，如果 KEY1 0，則第五步結(jié)束，進(jìn)入第四步。 無線模塊軟件設(shè)計(jì) 無線模塊 nRF905 的工作方式 NewMsgRF905 一共有四種工作模式 , 其中有兩種活動(dòng) RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 活動(dòng)模式 ： ShockBurst RX 和 ShockBurst TX。 節(jié)電模式：掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程。 nRF905 工作模式由 TRX_CE、 TX_EN、 PWR_UP 的設(shè)置來設(shè)定，如表 41 所示。 表 41 工作模式的設(shè)置表 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX 該 系 統(tǒng) 中 只 使 用 了 ShockBurst RX 和ShockBurst TX 模式，故只介紹這兩種工作模式的流程。 ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，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。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用 低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射 ；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。 ShockBurstTM 技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作 電流。 在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動(dòng)處理字頭和 CRC 校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和 CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。具體的發(fā)送和接受流程如下。 1 、 ShockBurst TX 發(fā)送流程： 1 . 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過 SPI 接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定； 2 . 微控制器置高 TRX_C 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式； 3 . RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： A. 射頻寄存器自動(dòng)開啟； B. 數(shù)據(jù)打包 加字頭和 CRC 校驗(yàn)碼 ； C. 發(fā)送數(shù)據(jù)包； D. 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高； 4 . AUTO_RETRAN 被置高， RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低； 5 . 當(dāng) TRX_CE 被置低， RF905 發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)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(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，RF905 才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。 2 、 ShockBurst RX 接收流程： 1 . 當(dāng) TRX_CE 為高、 TX_EN 為低時(shí)， RF905 進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式； 2 . 650us 后， RF905 不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)； 3 . 當(dāng) RF905 檢測到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測引腳被置高； 4 . 當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址， AM 引腳被置高； 5 . 當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， RF905 自動(dòng)移 去字頭、地址和 CRC 校驗(yàn)位，然后把 DR 引腳置高； 6 . 微控制器把 TRX_CE 置低， nRF905 進(jìn)入空閑模式； 7 . 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)； 8 . 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢， nRF905 把 DR 引腳和 AM 引腳置低； 9 . nRF905 此時(shí)可以進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式、 ShockBurstTM 發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。 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， RF905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 AM 引腳的信號 之后，其就知道 RF905 正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 RF905 繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。 無線模塊 nRF905 的配置 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 RF905。 SIP 接口的工作方式可通過 SPI指令進(jìn)行設(shè)置。當(dāng) RF905 處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)， SPI 接口可以保持在工作狀態(tài)。 1 、 SPI 接口寄存器配置 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(gè)寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(jī)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。 2 、 SPI 指令設(shè)置 當(dāng) CSN 為低時(shí) , SPI 接口開始等待一條指令。任何一條新指令均由 CSN 的由高到低的轉(zhuǎn)換開始。用于 SPI 接口的有用命令如表 42 所示。 表 42 SPI 指令設(shè)置表 SPI 串行接口指令設(shè)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_PAYLOAD WTP 00100000 寫 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_TX_PAYLOAD RTP 00100001 讀 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 W_TX_ADDRESS WTA 00100010 寫 TX 地址 14 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_TX_ADDRESS RTA 00100011 讀 TX 地址 14 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 R_RX_PAYLOAD RRP 00100100 讀 RX 有 效 數(shù) 據(jù)132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 CHANNEL_CON FIG CC 1000pphc cccccccc 快速設(shè)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 3 、 SPI 時(shí)序 SPI 時(shí)序包括讀時(shí)序和寫時(shí)序，如圖 42 和圖 43 所示。 圖 42 SPI 讀操作 圖 43 SPI 寫操作 從圖中可看出， CSN 在低電平是有效， CSK 在下降沿時(shí)有效，具體命令的設(shè)置必須在 CSN 和 CSK 有效的情況下實(shí)施。 4 、配置寄存器說明 nRF905 配置寄存器的具體說明如表 43 所示。 表 43 nRF905 配置信息說明表 參數(shù) 位寬 說明 CH_NO 9 同 HFREQ_PLL 一起設(shè)置中心頻率默認(rèn)值 001101100b 180d FRF + CH_NOd/10 * 1+ HFREQ_PLLd MHZ HFREQ_ PLL 1 設(shè)置 PLL 在 433 或 868/915MHZ 模式默認(rèn)值 0 0 器件工作在 433MH 頻段 1 器件工作在 868/915MHZ 頻段 PA_PWR 2 輸出功率默認(rèn)值 00 00 10dBm 01 2dBm 10