【文章內(nèi)容簡介】 的載波檢測協(xié)議 （ 10） 當正確的數(shù)據(jù)包被接收或發(fā)送時有數(shù)據(jù)準備就緒信號輸出 （ 11） 偵測接收的數(shù)據(jù)包當?shù)刂氛_輸出地址匹配信號 nRF905 無線收發(fā)模塊的工作模式 nRF905 采用 Nordic 公司的 VLSI ShockBurst 技術(shù)。 ShockBurst 技術(shù)使 nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速 MCU 來進行數(shù)據(jù)處理 /時鐘覆蓋。通過將與 RF協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)， nRF905 提供給應用的微控制器一個SPI 接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。 nRF905 通過 ShockBurst 工作模式在 RF 以最大速率進行連接時降低數(shù)字應用部分的速度來降低在應用中的平均電流消耗。在 ShockBurst RX 模式中，地址匹配 AM 和數(shù)據(jù)準備就緒 DR 信號通知 MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在 ShockBurst TX 模式中， nRF905 自動 產(chǎn)生前導碼和 CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒 DR 信號通知 MCU 數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊?，這意味著降低 MCU 的存儲器需求也就是說降低 MCU 成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。 （ 1）典型 ShockBurst TX 模式： ① 當應用 MCU 有遙控數(shù)據(jù)節(jié)點時，接收節(jié)點的地址 TXaddress 和有效數(shù)據(jù)TXpayload 通過 SPI 接口傳送給 nRF905 應用協(xié)議或 MCU 設置接口速度； ② MCU設置 TRX_CE、 TX_EN 為高來激活 nRF905 ShockBurst 傳輸； ③ nRF905 ShockBurst： 無線系統(tǒng)自動上電 數(shù)據(jù)包完成（加前導碼和 CRC 校驗碼） 數(shù)據(jù)包發(fā)送（ 100kbps， GFSK，曼切斯特編碼） ④ 如果 AUTO_RETRAN 被設置為高 nRF905 將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到 TRX_CE 被設置為低； ⑤ 當 TRX_CE 被設置為低時， nRF905 結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并自動進入 standby 模式。 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 19 （ 2）典型 ShockBurst RX 模式 ① 通過設置 TRX_CE 高， TX_EN 低來選擇 ShockBurst 模式； ② 650us 以后， nRF905 監(jiān)測空中的信息； ③ 當 nRF905 發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時，載波檢測 CD 被置高； ④ 當 nRF905 接收到有效的地址時，地址匹配 AM 被置高； ⑤ 當 nRF905 接收到有效的數(shù)據(jù)包（ CRC 校驗正確）時， nRF905 去掉前導碼、地址和 CRC 位，數(shù)據(jù)準備就緒（ DR）被置高； ⑥ MCU 設置 TRX_CE 低，進入 standby 模式低電流模式； ⑦ MCU 可以以合適的速率通過 SPI 接口讀出有效數(shù)據(jù)； ⑧ 當所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后， nRF905 將 AM和 DR 置低； ⑨ nRF905 將準備進入 ShockBurst RX、 ShockBurst TX 或 Powerdown 模式。 （ 3）掉電模式 在掉電模式中， nRF905 被禁止，電流消耗最小，典型值低于 。當進入這種模式時， nRF905 是不活動的狀態(tài)。這時候平均電流消耗最小，電池使用壽命最長。（ 4）在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。 STANDBY 模式 Standby 模式在保持電流消耗最小的同時保證最短的 ShockBurstRX、ShockBurstTX 的啟動時間。當進入這種模式時，一部分晶體振 蕩器是活動的。電流消耗取決于晶體振蕩器頻率，如：當頻率為 4MHZ 時， IDD=12uA；當頻率為 20MHZ 時，IDD=46uA。如果 uPCLK（ Pin3）被使能，電流消耗將增加。并且取決于負載電容和頻率。在此模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。 nRF905 無線收發(fā)模塊與單片機 STC89C52 的連接方案 單片機 STC89C52 與 nRF905 無線收發(fā)模塊連接，并通過 SPI 協(xié)議對 nRF905 無線收發(fā)模塊進行一系列控制與通信。連接接口主要分為以下 3 種： （ 1） 模式控制 該接口由 TRX_CE、 TXEN、 PWR 組成控 制由 nRF905 組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和 SPI 編程模式；待機和 SPI 編程模式；發(fā)射模式；接收模式，各種模式的控制模式見下表 1。 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 20 表 各種模式的控制模式 PWR TRX_CE TXEN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程模式 1 0 X 待機和 SPI 編程模式 1 1 0 接收 1 1 1 發(fā)射 （ 2） SPI 接口 SPI 接口由 SCK、 MISO、 MOSI 以及 CSN 組成。 ① 在配置模式下單片機通過 SPI 接口配置高頻頭的工作參數(shù)； ② 在發(fā)射 /接收模式下單片機 SPI 接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 。 （ 3） 狀態(tài)輸出接口 提供載波檢測輸出 CD，地址匹配輸出 AM，數(shù)據(jù)就緒輸出 DR。 nRF905 無線收發(fā)模塊與單片機 STC89C52 的連接方案如圖 所示。 圖 nRF905 無線收發(fā)模塊與單片機 STC89C52 的連接電路 鍵盤電路設計 本系統(tǒng)的操作接口采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)，獨立式按鍵是指直接用 I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵單獨有一根 I/O口線，每根 I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它 I/O口線的工作狀態(tài)。由于獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單但每個 按鍵必須占用一根 I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線的浪費較大，故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵電路。 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 21 本系統(tǒng)一共需要三個按鍵：從機的發(fā)送鍵、主機的刪除鍵和下翻鍵。按鍵分別由從機 STC89C52的 、主機 STC89C52的 。其中從機發(fā)送鍵的連接如圖 。 圖 從機發(fā)送鍵的連接電路 地址變更電路的設計 本設計中要求呼叫機有地址變更功能，故 采用 8 位撥碼開關(guān)手動定位來確定呼叫機的地址。 若需要將分機移至別的病床 , 則只需要改變撥碼開關(guān) 的狀態(tài) , 即可改變分機的號碼。 例如：當分機最初在 1 號病床時，對應的共陰數(shù)碼管管碼為 0x06，對應的二進制數(shù)為 00000110，故此時撥碼開關(guān)從第 8 位至第 1 位依次撥為 00000110；當分機被移至 5 號病床時，對應的共陰數(shù)碼管管碼為 0x6d，對應的二進制數(shù)為 01101101，故此時撥碼開關(guān)從第 8 位至第 1 位依次撥為 01101101。即通過撥碼開關(guān)完成了地址變更功能。 地址變更電路如圖 所示。 撥碼開關(guān)的狀態(tài)與病床號的對應關(guān)系如表 所示。當分機需要移至別的病床時，護士只需要對應表 對撥碼開關(guān)進行撥碼即可 實現(xiàn)地址變更功能。 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 地址變更電路 表 撥碼開關(guān)狀態(tài)與病床號對應關(guān)系表 病床號 撥碼開關(guān)狀態(tài) 1 00000110 2 01011011 3 01001111 4 01100110 5 01101101 6 01111101 7 00000111 8 01111111 9 01101111 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 23 LED 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼顯示模塊應用非常廣泛，而本次設計中顯示部分更是整個系統(tǒng)中不可缺少的一部分。本次設計使用的是 LED 數(shù)碼管進行顯示，選擇它作為顯示電路具有如下優(yōu)點： 性價比高；連接電路簡單；而且一個 LED 數(shù)碼管就可以實現(xiàn)所要求的功能。 LED 數(shù)碼管的引腳說明 LED數(shù)碼管引腳如圖 。 圖 LED數(shù)碼管引腳圖 LED 數(shù)碼管 與單片機接口電路設計 LED數(shù)碼管與單片機的連接電路，如圖 ： 圖 LED 數(shù)碼管與單片機接口硬件連接電路 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 24 其中，單片機的 ~ LED數(shù)碼管的 1~8引腳相連，因為 STC89C52單片機的 P0口沒有上拉電阻，所以在它們中間接一個 10千歐姆的上拉電阻。 報警電路設計 本 系統(tǒng)采用單片機與蜂鳴器相連來實現(xiàn)報警功能。如圖 。其中單片機的。 圖 報警電路連接電路 電壓轉(zhuǎn)換電路的設計 本設計中使用的 nRF905無線收發(fā)模塊需要的電壓為 ，故需要使用電壓轉(zhuǎn)換電路， 故采用 。 核心部件 調(diào)節(jié)器系列。壓差在 輸出，此時相應的負載電流為 800mA。 電壓轉(zhuǎn)換電路 如圖。 圖 電壓轉(zhuǎn)換電路 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 25 本章中首先介紹了單片機 STC89C52 的功能及特點 ，然后是它的最小系統(tǒng)，他是單片機最核心而且不可缺少的一部分。然后詳細設計了 nRF905 無線收發(fā)模塊電路、按鍵電路，地址變更電路，顯示電路，報警電路，電壓轉(zhuǎn)換電路。 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 26 第 4 章 軟件設計 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)是依靠硬件和軟件良好的結(jié)合，硬件決定了系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和特性，而軟件則是驅(qū)動系統(tǒng)的靈魂，兩者缺一不可，相輔相成。 在目前的單片機軟件開發(fā)中，常用的語言是匯編語言和 C語言兩種。匯編語言是一種文字用助記符來表示機器指令的符號語言，其優(yōu)點是程序占用資源少、運行速度快、執(zhí)行效率高，但具有缺乏通用性、程序可移植性差、編程比高級 語言困難等缺點。C語言是是一種結(jié)構(gòu)化程序設計語言，可產(chǎn)生緊湊代碼。 C語言可以進行許多機器級函數(shù)控制而不用匯編語言，與匯編語言相比， C語言有如下優(yōu)點： 對單片機的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對單片機的存儲器結(jié)構(gòu)有初步了解；寄存器的分配、不同存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理；程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)、可分為不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；具有將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；關(guān)鍵字及運算函數(shù)可以近似人的思維過程方式使用；編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而提高效率；提供的庫包含許多標準 子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力；具有方便的模塊化編程技術(shù)，已編好的程序可容易的植入新程序。 C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持， C語言程序本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可以根據(jù)單片機的不同較快的移植過來。鑒于 C語言編程有眾多優(yōu)點，在本設計中，采用的是 C語言編寫程序。 根據(jù) 本次設計的 要求，在軟件設計中，應該包括以下幾個功能模塊： 主機總體設計模塊、分機總體設計模塊、無線發(fā)送模塊、無線接收模塊。 主機 軟件設計 主機開機便進行初始化，然后進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)等待。當接收到呼叫信號后，便進行 存儲，然后使用 LED數(shù)碼管顯示病房號，并用蜂鳴器進行報警提示。當掃描到刪除鍵按下時，就會將處理過的病床號刪除。當掃描到下翻鍵按下時， LED數(shù)碼管就會顯示下一個病床號。最后無線接收模塊再次置于接受狀態(tài)等待信息，其總流程如圖 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 27 所示。 N Y N Y N Y N Y 圖 主機流程圖 接收到地址碼？ 顯示病號并報警 以前是否呼叫過 刪除重復記錄 存儲當前的呼叫 刪除鍵按下？ 刪除處理過的病床號 下翻鍵按下？ 顯示下一個呼叫號 開始 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文） 28 分機 軟件設計 分機在開機后首先初始化，然后就進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電能。系統(tǒng)查詢掃描發(fā)射鍵，如果沒有按下則繼續(xù)等待。如果掃描到發(fā)射鍵被按下，系統(tǒng)便掃描撥碼開關(guān)的狀態(tài)以確定地址碼，然后將無線發(fā)送模塊置于發(fā)射狀態(tài)，并且開始傳送地址碼。地址碼傳送完畢后進入休眠狀態(tài)等待，如此循環(huán)工作，總流程如圖 。 N Y 圖 分機流程圖 無線模塊發(fā)送子程序設計 （ 1） 當單片機有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點時，接收節(jié) 點的地址（ TX_address）和有效數(shù)據(jù)（ TX_payload）通過 SPI 接口傳送給 nRF905，單片機設置接口速度。 （ 2） 單片機設置 TRX_CE， TX_EN 為高電平來啟動傳輸。 （ 3） nRF905 內(nèi)部處理：無線系統(tǒng)自動上電；數(shù)據(jù)包完成（加前導碼和 CRC 校開始 單片機初始化 地址碼設置 發(fā)射鍵按下？ 發(fā)射地址碼 置休眠狀態(tài) 返回 XX大學 xx學院畢業(yè)設計（論文）