【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 快，可用來(lái)組建大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)成本低，投資回報(bào)快等特點(diǎn)，正逐漸受到電信制造商和運(yùn)營(yíng)商的青睞，目前此種設(shè)備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應(yīng)用。更多新的 WiFi 標(biāo)準(zhǔn)正基于無(wú)線收發(fā)芯片 NRF905 的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)（上位機(jī)部分） 7 在制定之中。速度更快的 使用與 相同的正交頻分多路復(fù)用 (OFDM)調(diào)制技術(shù)，同樣工作在 24GHZ 頻段，速率達(dá) 54Mbit/s，比目前通用的 快了 5 倍，并且 完全向后兼容 ， 將有可能被大多數(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而下一代的 WiFi 標(biāo)準(zhǔn) 可望達(dá)到 100Mbit/s。 4. Zigbee 技術(shù) Zigbee 技術(shù)是隨著工業(yè)自動(dòng)化對(duì)于無(wú)線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖a(chǎn)生的，它是一個(gè)由可多到 65000 個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的 CDMA 網(wǎng)或 GSM 網(wǎng)，每一個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信 。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75米，到擴(kuò) 展后的幾百米，甚至幾公里 。另外整個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。 Zigbee 技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測(cè)遙控，汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對(duì)局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)例如城市中的車輛進(jìn)行定位。 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制領(lǐng)域。 Zigbee 技術(shù)和 RFID 技術(shù)在 2021 年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快，市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。盡 管國(guó)內(nèi)不少人已經(jīng)開始關(guān)注 Zigbee 這項(xiàng)新技術(shù)，然而，由于Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起。因而深入理解這個(gè)來(lái)自國(guó)外的新技術(shù)，再組織一個(gè)在這幾個(gè)方面都有豐富經(jīng)驗(yàn)的配套的隊(duì)伍，是一件不容易的事情。 5. NFC 技術(shù) NFC(Near Field Communication，近距離無(wú)線傳輸 )是由 Philips、 NOKIA 和 Sony 主推的一種類似于 RFID(非接觸式 射頻識(shí)別 )的短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和 RFID 不同，NFC 采用了雙向的識(shí) 別和連接。在 20cm 距離內(nèi)工作于 頻率范圍。 NFC 最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無(wú)線連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、 WiFi 設(shè)備提供一個(gè) “ 虛擬連接 ”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進(jìn)行通訊。 NFC 的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，使電子設(shè)備間互相訪問(wèn)更直接、更安全和更清楚，不用再 聽到各種電子雜音。 NFC 通過(guò)在單一設(shè)備上組合所有的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個(gè)密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。有了 NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、 PDA、機(jī)頂盒、電腦、手機(jī)等之間的無(wú)線互連，彼此 交換 數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實(shí)現(xiàn)。 此外 NFC 還可以將其它類型無(wú)線通訊 (如 WiFi 和藍(lán)牙 )“加速 ”，實(shí)現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而 NFC 可以 創(chuàng)建快速安全的連接，而無(wú)需在眾多接口的菜單中進(jìn)行選擇。與知名的藍(lán)牙等短距離無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn)不同的是， NFC 的作用距離進(jìn)一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有對(duì) 應(yīng)的加密設(shè)備 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 8 無(wú)線單片技術(shù)是將成熟的單片機(jī)技術(shù)與無(wú)線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入了高性能單片機(jī)內(nèi)核的高速、體積小、功耗少、外圍元件少的低成本單片射頻收發(fā)芯片，即將單片機(jī)和射頻收發(fā)器集成在一體。該芯片外設(shè)少、成本低、干擾少、功耗低，保證了產(chǎn)品的技術(shù)穩(wěn)定性。與藍(lán)牙和 Zigbee 技術(shù)相比，無(wú)線單片技術(shù)沒(méi)有復(fù)雜的通信防議，完全對(duì)用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信，成本低。它可應(yīng)用在 :無(wú)線數(shù)據(jù)通訊、報(bào)警和安全系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化控制、遙控裝置、監(jiān)測(cè)、車輛安全系統(tǒng)、工業(yè)控制和無(wú)線通訊電信終端。 通過(guò)以上幾種 無(wú)線技術(shù)的介紹，從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、傳輸速率，確定該系統(tǒng)部分電路設(shè)計(jì)使用無(wú)線收發(fā)芯片。無(wú)線單片芯片的可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，通訊防議簡(jiǎn)單透明，技術(shù)成熟。使用該種方案無(wú)線通信接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。無(wú)線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計(jì)中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約成本。 器件的選擇及介紹 無(wú)線收發(fā)芯片的選擇 無(wú)線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計(jì)中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約成本。在選擇時(shí)，應(yīng)主要參考以下幾點(diǎn)： (1)收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)傳輸是否需要進(jìn)行曼 徹斯特編碼：采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會(huì)需要較高的技巧和經(jīng)驗(yàn)，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達(dá)到標(biāo)稱速率的 1/3，而采用串口傳輸?shù)男酒?，?yīng)用及編程非常簡(jiǎn)單，傳送的效率很高，標(biāo)稱速率就是實(shí)際速率，編程方便。 (2)收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量：芯片外圍元器件的數(shù)量直接關(guān)系到系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。 (3)功耗：大多數(shù)無(wú)線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應(yīng)該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品。 (4)發(fā)射功率：在同等 條件下，為了保證有效和可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。 (5)收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)：較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少 PCB 面積降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。 常用的無(wú)線收發(fā)芯片主要有 ： (1)CC1000 是根據(jù) ChiPcon 公司的 SmartRF 技術(shù)，在 工藝下制造的一種理想的超高頻單片收發(fā)通信芯片。它的工作頻帶在 31 868 及 915MHZ，但 CC1000很容易通過(guò)編程使其工作在 300~1000MHz 范圍內(nèi)。它具有低電壓 (~)，極低的功基于無(wú)線收發(fā)芯片 NRF905 的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)（上位機(jī)部分） 9 耗 ，可編程輸出功率 (20~10dBm)，靈敏度 (一般 109dBm)，小尺寸 (TSSOP28 封裝 )，集成了位同步器等特點(diǎn)。其 FSK 數(shù)傳速率可達(dá) ，具有 250HZ 步長(zhǎng)可編程頻率能力，適用于跳頻協(xié)議 :主要工作參數(shù)能通過(guò)串行總線接口編程改變，使用非常靈活。 (2)nRF401 是挪威 Nordic VLSI 公司推出的單芯片即收發(fā)機(jī)，專為在 433MHz IsM(工業(yè)、科研和醫(yī)療 )頻段工作而設(shè)計(jì)。該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制、 FSK 解調(diào)、雙頻道切換等功能，具有性能優(yōu)異、功耗低、 使用方便等特點(diǎn)。 nRF401 的外圍元件很少，僅 10 個(gè)左右。只包括一個(gè) 4MHZ 基準(zhǔn)晶振 (可與 MCU共享 )、一個(gè) PLL 環(huán)路濾波器和一個(gè) VCO 電感，收發(fā)天線合一，沒(méi)有調(diào)試部件，這給研制及生產(chǎn)帶來(lái)了極大的方便。 (3)nRF903單片射頻收發(fā)器芯片工作在 915MHZ國(guó)際通用的 ISM頻段 。GMSK/GFSK調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強(qiáng) 。采用 DDS+PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好 。靈敏度高達(dá)100dBm，最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm。數(shù)據(jù)速率可達(dá) 。170 個(gè)頻道，適合需要多信道工作的特殊場(chǎng)合 ?？煞奖愕厍?入各種測(cè)量和控制系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)雙向傳輸，在儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)遙測(cè)遙控系統(tǒng)等中應(yīng)用。 (4)TH72021 是 Melexis 公司的單片射頻發(fā)射芯片，頻率范圍 380MHz~ 450MHz，采用 VCO+PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好； FSK 調(diào)制方式，抗干擾能力強(qiáng)； FSK 頻偏和中心頻率可獨(dú)立調(diào)節(jié)；寬電壓范圍 ~ ，靜態(tài)電流小，工作電流可在~ 調(diào)節(jié) 。發(fā)射功率可在 12dBm~ +10dBm 調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)速率可達(dá) 40Kbit/s?？汕度敫鞣N測(cè)量和控制系統(tǒng)中進(jìn) 行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，在保安系統(tǒng)、微功耗遙測(cè)遙控系統(tǒng)等中應(yīng)用。 (5)nRF24EI 是挪威 Nordic VLSI ASA 公司最近開發(fā)的一種嵌入了高性能單片機(jī)內(nèi)核的高速單片無(wú)線收發(fā)芯片。采用先進(jìn)的 CMOS 工藝，以 nRF2401 芯片結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將射頻、 8051MCU、 9 輸入 12 位 ADC、 125 頻道、 UART、 SPI、 PWM、 RTC、WDT 全部集成到單芯片中 ； 內(nèi)部有電壓調(diào)節(jié)器 (工作電壓 ~ )和 VDD 電壓監(jiān)視，通常開關(guān)時(shí)間小于 200us，數(shù)據(jù)速率 1Mbps，輸出功率 0dBm； 不需要外接 SAW 濾波器，極少的外圍電路，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過(guò)軟件設(shè)置完成，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，一致性良好，性能穩(wěn)定且不受外界影響 。工作在全球開放的 頻段、勿需申請(qǐng)通信許可證。 (6)A7105 芯片 是 AMICCOM(笙科 )公司于 2021 年推出的一款 2． 4 GHz 無(wú)線收發(fā)芯片，該芯片低價(jià)位的突出特點(diǎn)為其在無(wú)線短距離消費(fèi)市場(chǎng)贏得了巨大的優(yōu)勢(shì)。 A7105 芯片 內(nèi)含高靈敏度的接收器 (1 Mbps@93 dBm)，在 10 m 以內(nèi)的產(chǎn)品應(yīng)用中可大幅度減低 RF 的輸出功率 (0～ 10 dBm)，以避免射頻產(chǎn)品對(duì)人體造成可能的損害，同時(shí)又能適應(yīng) 50 m 一般環(huán)境的應(yīng)用。 A7105 的所有參數(shù)可以通過(guò) SPI 口配置內(nèi)部寄存器來(lái)進(jìn)行設(shè)置，最高的速率可達(dá) 500 kb/s，適應(yīng) 4 線或 3 線的 SPI 控制。另外射頻數(shù)據(jù)的處理有 2 種模式可供選擇： FIFO(利用 RF 內(nèi)部的 memory 先儲(chǔ)存要發(fā)射 /接收的數(shù)據(jù) )和陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 10 Direct(直接發(fā)射 /接收 )。 A7105 內(nèi)建 RSSI，溫度傳感器，可以用來(lái)偵測(cè)環(huán)境對(duì) RF IC 的影響，而且也內(nèi)建 1 路 ADC，作為偵測(cè)電壓使用。 (7)nRF905 單片無(wú)線收發(fā)器是 挪威 Nordic 公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為 ， 32 引腳 QFN 封裝（ 5mm5mm），工作于 433/868/915MHz3 個(gè) ISM 頻道 ?？梢怨ぷ饔?ShockBurst(自動(dòng)處理前綴、地址和 CRC 方式 )。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供 ~ 的工作電壓，載波檢測(cè)。 由于 nRF905 功耗低，工作可靠 nRF905 沒(méi)有復(fù)雜的通信協(xié)議，完全對(duì)用戶透明，同種 產(chǎn)品之間可以自由通信，因此很適用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它可應(yīng)用在 :無(wú)線數(shù)據(jù)通訊、報(bào)警和安全系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化控制、遙控裝置、監(jiān)測(cè)、車輛安全系統(tǒng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程遙控及其它短距離無(wú)線高速應(yīng)用，故本系統(tǒng)將 nRF905 做為無(wú)線收發(fā)芯片的首選。 主要器件的介紹 (1)單片機(jī) STC89C52RC STC89C52RC 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 512 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 及 2K 字節(jié) EEPROM存儲(chǔ)空間。 主要功能特性 ： 1)兼容 MCS51指令系統(tǒng) ； 2)8k 可反復(fù)擦寫 Flash ROM； 3)32個(gè)雙向 I/O 口； 4)512x8bit 內(nèi)部 RAM； 5)3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷； 6)時(shí)鐘頻率 024MHz； 7)2個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 8)2個(gè)外部中斷源，共 8個(gè)中斷源； 9)2個(gè)讀寫中斷口線， 3級(jí)加密位； 10)低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能； 主要管腳有： XTAL1（ 19腳）和 XTAL2（ 18腳）為 振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40腳）和 VSS（ 20腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義 。 基于無(wú)線收發(fā)芯片 NRF905 的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)（上位機(jī)部分） 11 圖 21 STC89C52 功能管腳圖 (2)電源轉(zhuǎn)換 模塊 7805 電源轉(zhuǎn)換模塊 7805 為 3 端正穩(wěn)壓元件， TO220 封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) 1A。最大的輸出電壓可達(dá) 36V，輸出電壓在 以上。電路中 1 端口為 7805 輸入電源， 3端為轉(zhuǎn)換模塊 7805 輸出電壓。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)工作電壓為 ， 7805 輸出電壓設(shè)定為 5V 輸出。 圖 22 7805 功能管腳圖 (3)電源轉(zhuǎn)換 模塊 LM1117 LM1117 是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。其壓差在 輸出，負(fù)載電流為 800mA時(shí)為 。它與國(guó)家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件 LM317 有相同的管腳排列。 LM1117 有可調(diào)電壓的版本，通過(guò) 2 個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn) ～ 輸出電壓范圍。另外還有 5 個(gè)固定電壓輸出（ 、 、 、 和 5V）的型號(hào)。 LM1117 提供電流限制和熱保護(hù)。電路包含 1 個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在 177。1%以內(nèi)。 LM1117 系列具有 LLP、 TO2