【正文】 Out，先進先 )出來進行低數(shù)據(jù)率的時鐘同步和高數(shù)據(jù)率的 傳輸，因此極大的降低了功耗。 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第二章 ZigBee 協(xié)議分析 13 ShockBurst TM 發(fā)射主要通過 MCU接口引腳 CE、 CLK1和 DATA來完成。當 MCU請求發(fā)送數(shù)據(jù)時，置 CE 為高電平，此時的接收機地址和有效載荷數(shù)據(jù)作為 nRF2401的內(nèi)部時鐘，可用請求協(xié)議或 MCU將速率調(diào)至 1Mbps；置 CE為低電平可激活 ShockBurst TM發(fā)射。 ShockBurst TM接收主要使用 MCU接口引腳 CE、 DR CLK DATA 來實現(xiàn)。當正確設置射頻包輸入載荷的地址和大小后，置 CE為高電平可激活 RX。此后便可在 nRF2401監(jiān)測信息輸 入 200μｓ，若收到有效數(shù)據(jù)包，則給 MCU一個中斷并置 DR1為高電平，以使 MCU 以時鐘形式輸出有效載荷數(shù)據(jù)，待系統(tǒng)收到全部數(shù)據(jù)后 , nRF2401再置 DR1 CE保持高電平，則等待新的數(shù)據(jù)包。若 CE 置低電平，則開始接收新的序列 nRF2401的 DuoCeiver TM[17]技術為 RX提供了兩個獨立的專用數(shù)字信道，因而可代替兩個單獨接收系統(tǒng)。圖 4所示是 DuoCeiver TM 同時雙接收信道結構圖。 nRF2401可以通過一個天線接口從相隔 8MHZ的兩 1Mbps 接收機上接收數(shù)據(jù)。同時將兩個數(shù)字 信道的輸出反饋到兩個單獨的 MCU接口。具體的兩個信道如下 : 圖 DuoCeiver TM同時雙接收信道結構圖 數(shù)字信道１ :CLK1,DATA,DR1； 數(shù)字信道２ :CLK2,DOUT2,DR2； 應當說明的是 ,數(shù)字信道 2的頻率只有在比數(shù)字信道 1的頻率高出 8MHZ時，才能保證正常接收。 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 14 第 三 章 基于 ZigBee 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 目前， 51 系列單片機非常流行，而且資料眾多，因此選用 51 系列單 片機作為開發(fā)板的 MCU，通過附加一定的外圍電路后，來和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。 STC89C58RD+[10]單片機概述 STC89C58RD+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾，高速，低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機， 12時鐘 /機器周期和 6時鐘 /機器周期可任意選擇。 它具有以下特點： 1. 增強型 6 時鐘 /機器周期， 12 時鐘 /機器周期 8051 CPU（ Central Process Unit，中央處理器）。 2. 工作電壓： （ 5V單片機） 3. 工作頻率范圍： 0 40 MHz，相當于普通 8051的 0～ 可達 48MHz. 4. 用戶應用程序空間 32K字節(jié) 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM（ Random Access Memory，隨機存儲器）。 6. 通用 I/O口 32 個，復位后為： P1/P2/P3 是準雙向口 /弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O口）， P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時，需加上拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程 器 / 仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3秒即可完成一片 8. EEPROM 功能 9. 看門狗 3個 16位定時器 /計數(shù)器，其中定時器 0還可以當成 2個 8 位定時器使用 4路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12. 通用 UART（ Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ，通用串行接口），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART ： 0 75℃ / 40 +85℃ ： PDIP40， PLCC44,PQFP44 使用這種單片機做開發(fā)板，最大的優(yōu)勢就在于它支持 ISP，這樣不用購買昂貴的基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 15 編程器 / 仿真器，直接通過串口線就能實現(xiàn)在線編程。而且內(nèi)部集成了看門狗和Flash，簡化了 PCB板的制作。指令代碼與 51 單片機兼容，這樣可以用常用的 51單片機軟件開發(fā)工具開發(fā)驅動程序。 開發(fā)板的各個組成部分原理圖以及功能 整個開發(fā)板是由單片機最小系統(tǒng)和它的一些外圍電路組成，單片機最小系統(tǒng)做為整個開發(fā)板的控制中心，控 制各個外圍電路協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)設計的功能。整個系統(tǒng)原理圖見附錄 2，下面詳細敘述各個組成部分的原理及各自實現(xiàn)的功能。原理圖由 Protel 99SE[18][19]繪制。 單片機最小系統(tǒng)組成電路 單片機最小系統(tǒng)是整個開發(fā)板的控制中心，它由電源，復位電路和晶振組成。電源采用 5V 供電，晶振為 12MHZ。為了便于調(diào)試，將 和發(fā)光管相連，發(fā)光管為共陽極連接，這是因為開發(fā)板初上電或者或者復位后，所有的 I/O 口均為高電平。由于不使用外部存儲器，因此將 EA接高電平。為了方便調(diào)試和降低成本，因此選 用 USB（ Universial Serial Bus,通用串口總線 ） 方式供電。 USB 的即插即用特性，使對開發(fā)板供電非常方便。圖 。 圖 單片機最小系統(tǒng) 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 16 串行口電平轉換部分 大多數(shù) PC 機都有一個串行通訊端口 RS232 用于兩臺計算機間進行串行通訊。RS 232通訊接口是一種標準化的串行接口，是為 DTE(Data Terminal Equipment，遠程通訊連接終端設備 )與 DCE (Data Communication Equipment，數(shù)據(jù)通訊設備 )定義的物理接口。 RS232 采用非平衡連接 (又稱為單端線路 )，在這個線路中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。為了提高抗干擾能力和增加傳送距離， RS 一 232 的每個腳線的信號和電平規(guī)定采用負邏輯電平，DC(15一 5V)規(guī)定為邏輯“ 1” ,DC(+ 5— +15V)規(guī)定邏輯“ 0” , DC(5 一 +5V規(guī)定為過渡區(qū) )。由于單片機的輸入、輸出電平為 TTL 電平，與 PC機 RS232 標準串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實現(xiàn)單片機與 PC機之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進行電平轉換。選用的電平轉換芯片為 MAX232，它的工作電壓為 +5V，和單片機的工作電源相同。 由于 STC89C58RD+單片機支持 ISP下載，因此通過這個串行口既可以用來和 PC機通信，又能將程序下載到單片機，不用購買昂貴的編程器。圖 所示為串口電平轉換部分。 圖 串口電平轉換部分 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 17 LED 部分 由于單片機復位后，各個引腳輸出都為高電平，因此選用共陰極的 LED數(shù)碼管。每個數(shù)碼管的使能端 1,2,3,4分別接到 ,，當向使能端輸出低電平，即可選通相對 應的數(shù)碼管。 74LS244為三態(tài)輸出的八組緩沖器和總線驅動器 ,選用的四位八段數(shù)碼管本身已經(jīng)集成了譯碼器，這樣既簡化了線路的連接，又降低了錯誤發(fā)生的概率 。 圖 LED部分。 圖 LED部分 開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分 這一部分有兩部分組成：由于 nRF2401的工作電壓為 ，工作電壓超過 就會燒壞芯片。而開發(fā)板的電源為 5V，因此為了使系統(tǒng)工作，必需要有 5V 電平轉換為 。為了實現(xiàn)這一過程，選用 。LM1117是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列，其壓差在 ，負載電流為 800mA時為。 LM1117 提供電流限制和熱保護，電路包含 1 個齊納調(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、 TO26 SOT22 TO220和TO252 DPAK封裝；此外為了使兩個模塊直接相連，將 P2口的部分引腳用排針引到基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 18 一起，排針間距為 100mil,標準 DIP 插針。圖 口部分，圖 5V 電平轉 。 圖 開發(fā)板和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分 圖 5V電平轉 鍵盤部分 圖 鍵盤部分 鍵盤部分用來實現(xiàn)人機通信。有四個按鍵開關構成，分別為 S5(), S6(), S7(), S5(),正常情況下均為高電平。當鍵按下后，基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 19 輸出為低電平。由于四個鍵盤的組成一樣，這里只畫出了 S5的電路圖。圖 盤部分。 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 通過仔細的比較和反復的論證后 ，決定選用 nRF2401 芯片作為無線模塊的核心芯片，它的特點在上一章已經(jīng)詳細論述，這里不在重復。 nRF2401芯片的典型應用電路如