【文章內(nèi)容簡介】 DC 轉(zhuǎn)換 為數(shù)字量，這個時候我們就可以通過單片機(jī)編程對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如說語音數(shù)據(jù)壓縮、語音識別樣本處理。 圖 38 是音頻輸出部分的原理圖，輸出的聲音經(jīng) SPY0030 音頻放大后通過喇叭輸出。 SPY0030 是凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片，電路原理圖見圖 34 所 示，它的增益如下所示： GaiN=2*5000/(5000+R1)。 SPY0030 的輸入電壓的范圍是 ～ ，在這個電路中采用的電壓是。管腳的介紹見表 32。 圖 38 D/A部分原理圖 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 表 32 SPY0030 管腳說明 圖 39 為鍵盤部分原理圖，按鍵是通過通斷控制來實(shí)現(xiàn)它的功能， 61 板上的按鍵在沒按下時，它的 3腳是斷開的，當(dāng)按下時這兩個腳是連通的。若此時我們在 1 腳接一個高電平，把第三腳連到一個 I/O 口上，這就形成了一個人機(jī)操作界面，通過編程對 I/O 掃描，單片 機(jī)就能識別到我們的按鍵命令。 圖 39 鍵盤部分原理圖 工作原理：石英晶體的主要特征是它具有壓電效應(yīng)， 既在晶體的兩個電極上加交流電壓時， 晶體就會產(chǎn)生機(jī)械振動，而這種機(jī)械振動反過來又會產(chǎn)生交流電壓時，晶體就會產(chǎn) 生交流電場，在電極上出現(xiàn)交流電壓。如果外加交流電壓的頻率與晶片本身的固有 振動頻率相等，則機(jī)械振動的振幅和它產(chǎn)生的交流電壓的幅值都會顯著增大，這種 現(xiàn)象稱為壓電諧振，稱該晶體為石英晶體振蕩通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 器，或簡稱晶振。石英晶體 的符號表 示見圖 310 中的 Y1部分，目前市場晶體都是標(biāo)準(zhǔn)的頻率，如： 32768Hz、 6MHz、 3MHz 等等，圖 310 中采用的是 32768 Hz，其中的諧振電容分別是 C14（ 20P）、 C15（ 20P）， 在這里 OSC 部分的作用就是作為 CPU 時鐘的振源，具體的過程示意圖見 311所示。 圖 310 晶體振蕩組成 圖 311 鎖相環(huán)電路框圖 I/O 部分 “ I/O 口”即為輸入 /輸出接口，顧名思義，就是單片機(jī)和外部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的 接口。 SPCE061A 有并行和串行兩種方式的輸入 /輸出接口，所謂串行就是指每一時 刻只能傳送一位二進(jìn)制信息，因?yàn)閿?shù)據(jù)是通過一根數(shù)據(jù)線傳輸；同理，并行就是指 每一時刻可以傳送多位二進(jìn)制信息，因?yàn)檎加枚喔鶖?shù)據(jù)線。并行口線路成本較高， 但是傳輸速度也高；串行口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。 SPCE061A 的串行口有 UART 和 SIO 兩種，有興趣可以自己進(jìn)行學(xué)習(xí)，這里將重點(diǎn)放在并行口。 SPCE061A 有兩個 16 位通用的并行 I/O 口： A口和 B口。 每一位都可通過編程單獨(dú)定義成 輸入或輸出口。 I/O端口的作用 ： I/O 輸入口：用于將程序或數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，負(fù)責(zé)從外界接收檢測信號、鍵盤 信號等各種開關(guān)量信號。如：行列鍵盤、按鍵、模擬開關(guān)等可以作為單片機(jī)輸入。 輸出口：用于把單片機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算或加工的結(jié)果以用戶需要的形式顯示或保存， 負(fù)責(zé)向外界輸送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動信號等。如：數(shù)碼管、液晶顯示模塊和打印機(jī)等可以作為單片機(jī)輸出。 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 圖 312 61 板 I/0 端口示意圖 如圖 313 是 I/O 端口作用示意圖。 圖 313 I/O 端口作用示意圖 圖 314介紹的是 PROBE/下載線的電路原理圖。 其中 PROBE 就是在線調(diào)試器主要是為 凌陽十六位單片機(jī)（包括 SPCE061A）提供在線編程、仿真和調(diào)試使用的工具。該調(diào) 試器一端接在 PC機(jī)的并口上，另一端接在開發(fā)系統(tǒng)的 ICE 端口上（ J4 口）。在凌陽 十六位單片機(jī)的集成開發(fā)環(huán)境上就可以實(shí)現(xiàn)在線編程、 仿真和調(diào)試， 其實(shí)物見圖 314。 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 圖 314 PROBE 電路原理圖 總結(jié) : 這里我們對 SPCE061A 單片機(jī)開發(fā)板的電源、復(fù)位、數(shù)據(jù)下栽、輸入輸出端口、 音頻處理以及按鍵各子系統(tǒng)的進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對于實(shí)際電子產(chǎn)品的電路板認(rèn)識， 可以采取先整體后局部分模塊的方法來進(jìn)行識別。通過對 SPCE061A單片機(jī)開發(fā)板的 電路識圖學(xué)習(xí)，可以對電路板的測試方法和測試手段有一個整體的認(rèn)識。 單片 NRF24L01 無線模塊 NRF24L01 芯片概述 NRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能 模塊 ,并融合了增強(qiáng)型 ShockBurst 技術(shù)， 其中輸出功率和通信頻道可通 過程序進(jìn)行配置。NRF24L01 功耗低 ,在以 6 dBm 的功率發(fā)射時，工作電 流也只有 9 mA。接收時， 工作電流只有 mA， 多種低功率工作模式 (掉 電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 NRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制； 硬件集成 OSI 鏈路層； 具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能； 片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗(yàn)碼； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s； 125 個頻道； 與其他 NRF24 系列射頻器件相兼容； QFN20 引腳 4 mm 4 mm 封裝； 供電電壓為 V～ V。 引腳功能及描述 NRF24L01 的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： 圖 315 NRF24L01 封裝圖 CE：使能發(fā)射或接收 。 CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端，微處理器可通過此引腳配 置 NRF24L01： IRQ：中斷標(biāo)志位； VDD：電源輸入端； VSS：電源地； XC2， XC1：晶體振蕩器引腳 。 VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V； ANT1,ANT2：天線接口； IREF：參考電流輸入。 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 圖 316 NRF24L01 原理圖 工作模式 通過配置寄存器可將 NRF241L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉 電四種工作模式，如表所示。 待機(jī)模式 1 主要用于降低電流損耗， 在該模式下晶體振蕩器仍 然是工作的； 待機(jī)模式 2 則是在當(dāng) FIFO 寄存器為空且 CE=1 時進(jìn)入此模式； 待機(jī)模式下，所有配置字仍然保留。在掉電模式下電流損耗最小，同時 NRF24L01 也不工作，但其所有配置 寄存器的值仍然保留。 表 33 NRF24L01 四種工作模式 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 NRF24L01 模塊原理圖 NRF24L01 單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振，偏置電阻，去耦電容。 圖 316 NRF24L01 單端 50Ω射頻輸出電路原理圖 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 第四章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖見圖 41。 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖 系統(tǒng)配置發(fā)射模式時， 單片機(jī)通過 SPI 口將數(shù)據(jù)寫入 NRF24L01 緩存區(qū)， 通過設(shè)置 CE 口 作 為 發(fā) 射脈沖信號發(fā)射數(shù)據(jù)。 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后自 動進(jìn)入接收模式等待應(yīng)答信號。 如收到應(yīng)答信號則 認(rèn)為此次通信成功，系統(tǒng)清除標(biāo)志寄存器準(zhǔn)備發(fā)送 下一組數(shù)據(jù)。 未收到應(yīng)答信號則重新發(fā)送數(shù)據(jù)直到 發(fā)送成功。系統(tǒng)配置為接收模式時， 系統(tǒng)處于等待數(shù)據(jù)的 狀態(tài)， 當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后， NRF24L01 自動發(fā)送應(yīng)答 信號給發(fā)送端確認(rèn)收到信號。 隨后清除標(biāo)志位寄存 器等待下一組信號。 NRF24L01 模塊設(shè)置為發(fā)送模式部分代碼如下： void SetTxMode （ void） { NrfTxBuf [0] =0x20 ； NrfTxBuf [1] = 0x0e ； SPI_SeNdData （ NrfTxBuf ， NrfRxBuf ， 2）； 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 NrfTxBuf [0] =0xe2 ； SPI_SeNdData （ NrfTxBuf ， NrfRxBuf ， 1）； } NRF24L01 模塊設(shè)置為發(fā)送模式部分代碼為： void SetRxMode （ void） { NrfTxBuf [0] = 0x20 ； NrfTxBuf [1] = 0x0f ； SPI_SeNdData （ NrfTxBuf ， NrfRxBuf ， 2）； NrfTxBuf [0] =0xe2 SPI_SeNdData （ NrfTxBuf ， NrfRxBuf ， 1）； PORTB|= （ 13）； _NOP （）； _NOP （）； _NOP （）； } 系統(tǒng)測試 為了測試本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率以及傳輸距離 ， 首 先 將 發(fā) 射 端 的 單 片 機(jī) 中 預(yù) 存 1 Kbit 的 數(shù) 據(jù) ， 發(fā) 射 數(shù) 據(jù) 前 設(shè) 置 一 個 頭 字 節(jié) ， 然 后 將 預(yù) 存 的 1Kbit 數(shù)據(jù)設(shè)置發(fā)射一千遍， 在發(fā)送一個為字節(jié)。 接收端 從接收到頭字節(jié)后開始計(jì)時， 接收到為字節(jié)后停止 計(jì)時， 從而計(jì)算出傳輸速率。 測試過程中對不同的 距離分別進(jìn)行多次測試， 得出不同距離下的平均速 率 （見表 41）。 表 41 傳輸距離與平均速率 由表 41 可 知 ， NRF24L01 在 加 功 放 后 170 m 內(nèi) 可以達(dá)到較高的傳輸， 而傳輸距離達(dá)到 190 m 時傳 輸速率則明顯下降。 通信工程專業(yè)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 第五章 無線通信系統(tǒng) 程序 /**************************************************/ iNclude iNclude iNclude defiNe uchar uNsigNed char /***************************************************/ defiNe TX_ADR_WIDTH 5 // 5 字節(jié)寬度的發(fā)送 /接收地址 defiNe TX_PLOAD_WIDTH 4 // 數(shù)據(jù)通道有效數(shù)據(jù)寬度 // DefiNe SPI piNs defiNe CE PORTB_BIT0 // Chip ENable piN sigNal (output) defiNe CSN PORTB_BIT1 // Slave Select piN, (output to CSN, NRF24L01) defiNe SCK PORTB_BIT2 // Master Out, Slave IN piN (output) defiNe MOSI PORTB_BIT3 // Serial Clock piN, (output) defiNe MISO PORTB_BIT4 // Master IN, Slave Out piN (iNput) defiNe IRQ PORTB_BIT5 // INterrupt sigNal, from NRF24L01 (iNput) defiNe k1 PORTA_BIT0 defiNe LED PORTA_BIT7 defiNe RX_DR (staamp。0x40)6 defiNe TX_DS (staamp。0x20)5 defiNe MAX