【正文】 微控制器 ， 微控制器把數(shù)據(jù)從 nRF2401 移出 ，所有數(shù)據(jù)移完 ， nRF2401 把 DR1 置低 ， 此時(shí) ， 如果 CE 為高 ， 則等待下一個(gè)數(shù)據(jù)包 ，如果 CE 為低 ， 開(kāi)始其它工作流程 。 配置模式 在配置模式下， 15 字節(jié)的配置字被送到 nRF2401，這通過(guò) CS、 CLK1 和 DATA三個(gè)引腳完成，具體的配置方法參照本設(shè)計(jì)的器件配置部分。 空閑模式 nRF2401 的空間模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，縮短芯 片的啟動(dòng)時(shí)間。在空閑模式下，部分片內(nèi)晶振仍在工作，此時(shí)的工作電流跟外部晶振的頻率有關(guān)，如外部晶振為 4MHz 時(shí)工作電流為 12uA，外部晶振為 16MHz 時(shí)工作電流為 32uA。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在 nRF2401 片內(nèi)。 關(guān)機(jī)模式 在關(guān)機(jī)模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時(shí)的工作電流小于 1uA。關(guān)機(jī)模式下，配置字的內(nèi)容也會(huì)被保持在 nRF2401 片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。 nRF2401 器件配置 以下介紹 把 nRF2401 配置為 ShockBurstTM 收發(fā)模式的器件配置方法 。 ShockBurstTM 的配置字使 nRF2401 能夠處理射頻協(xié)議 ， 在配置完成后 ， 在nRF2401 工作的過(guò)程中 ， 只需改變其最低一個(gè)字節(jié)中的內(nèi)容 ， 以實(shí)現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換 。 ShockBurstTM 的配置字可以分為以下四個(gè)部分 ： 數(shù)據(jù)寬度 ： 聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù) 。 這使得 nRF2401 能夠區(qū)分接收基于 nRF2401 的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 第 2 頁(yè)（共 36 頁(yè)） 第 14 頁(yè) （共 62 頁(yè)） 數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和 CRC 校驗(yàn)碼 ； 地址寬度 ： 聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù) 。 這使得 nRF2401 能夠區(qū) 分 地址和數(shù)據(jù) ； 地址 ： 接收數(shù)據(jù)的地址 ， 有通道 1 的地址和通道 2 的地址 ； CRC： 使 nRF2401 能夠生成 CRC 校驗(yàn)碼和解碼 。 當(dāng)使用 nRF2401 片內(nèi)的 CRC 技術(shù)時(shí) ， 要確保在配置字中 CRC 校驗(yàn)被使能 ， 并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議 。 nRF2401 配置字的各個(gè)位的描述 見(jiàn) 表 3。 在配置模式下 ， 注意保證 PWR_UP 引腳為高電平 ， CE 引腳為低電平 。 配置字從最高位開(kāi)始 ， 依次送入 nRF2401。 在 CS 引腳的下降沿 ， 新送入的配置字開(kāi)始工作 。 表 3 nRF2401配置字描述 位 位數(shù) 名字 功能 ShockBurstTM配置 143:120 24 TEST 保留 119： 112 8 DATA2W 接收頻道 2 有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng) 度 111： 104 8 DATA1W 接收頻道 1 有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 103： 64 40 ADDR2 接收頻道 2 的地址，最高位 5 字節(jié) 63:24 40 ADDR1 接收頻道 1 的地址，最高位 5 字節(jié) 23:18 6 ADDRW 接收頻道地址位數(shù) 17 1 CRCL 8 或 16 位 CRC 16 1 CRCEN 使能 CRC 檢驗(yàn) 常用器件配置 15 1 RX2EN 使能第二頻道 14 1 CM 通信方式設(shè)置 13 1 RFDRSB 發(fā)射數(shù)據(jù)速率 (1Mbs 需要 16MHz 晶振 ) 12： 10 3 XOF 晶振頻率 9： 8 2 RFPWR 發(fā)射輸出電源 7： 1 7 RFCH 頻道設(shè)置 0 1 RXEN 接收或發(fā)射操作 在配置模式下，注意保證 PWR_UP 引腳為高電平， CE 引腳為低電平。配置字從最高為開(kāi)始，依次送入 nRF2401。在 CS 引腳的下降沿，新送入的配置字開(kāi)始工作。 nRF2401 工作原理 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí) ， 首先將 nRF2401 配置為發(fā)射模式 ： 接著把接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI 口寫(xiě)入 nRF2401 緩存區(qū) ， TX_PLD 必須在 CSN為低時(shí)連續(xù)寫(xiě)入 ， 而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫(xiě)入一次即可 ， 然后 CE 置為高電平并保持至少 10μs， 延遲 130μs 后發(fā)射數(shù)據(jù) 。若自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟 ， 那么 nRF2401 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （） 第 15 頁(yè)（共 62 頁(yè)） 即進(jìn)入接收模式 ， 接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR一致） 。 如果收到應(yīng)答 ， 則認(rèn)為此次通信成功 ， TX_DS 置高 ， 同時(shí) TX_PLD 從 TX FIFO中清除 。若未收到應(yīng)答 ， 則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動(dòng)重發(fā)已開(kāi)啟 )， 若重發(fā)次數(shù) (ARC)達(dá)到上限 ， MAX_RT 置高 ， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。MAX_RT 或 TX_DS置高時(shí) ， 使 IRQ 變低 ， 產(chǎn)生中斷 ， 通知 MCU。 最后發(fā)射成功時(shí) ， 若 CE 為低則 nRF2401進(jìn)入空閑模式 1。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE 為高 ， 則進(jìn)入下一次發(fā)射 。若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且 CE 為高 ， 則進(jìn)入空閑模式 2。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ， 首先將 nRF2401 配置為接收模式 ， 接著延遲 130μs 進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來(lái) 。 當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和 CRC 時(shí) ， 就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在 RX FIFO中 ， 同時(shí)中斷標(biāo)志位 RX_DR 置高 ， IRQ 變低 ， 產(chǎn)生中斷 ， 通知 MCU 去取數(shù)據(jù) 。 若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)啟 ， 接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào) 。 最后接收成 功時(shí) ， 若CE 變低 ， 則 nRF2401 進(jìn)入空閑模式 1。 在寫(xiě)寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式。給出 SPI 操作及時(shí)序圖，如圖 :： 圖 7 SPI 讀操作 圖 8 SPI 寫(xiě)操作 電源轉(zhuǎn)換 本無(wú)線發(fā)射接收模塊需要的電源為 ~ V， 本系統(tǒng)中采用 V 直流電源來(lái)直接對(duì)無(wú)線發(fā)射接收模塊供電， 5 V 電源經(jīng) 芯片轉(zhuǎn)換后可得到穩(wěn)定的直流電源，其電源轉(zhuǎn)換電路如圖 9 所示： 基于 nRF2401 的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 第 2 頁(yè)（共 36 頁(yè)） 第 16 頁(yè) （共 62 頁(yè)） 圖 9 無(wú)線模塊電源轉(zhuǎn)換電路 溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊 該模塊由 DHT11數(shù)字溫濕度傳感 器來(lái)實(shí)現(xiàn)。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4針單排引腳封裝。 DHT11 引腳及接口說(shuō)明 DHT11 引腳說(shuō)明見(jiàn)表 4： 表 4 DHT11引腳 Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，請(qǐng)懸空 4 GND 接地，電源負(fù)極 建議連接線長(zhǎng)度短于 20 米時(shí)用 5K 上拉電阻，大于 20 米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻， 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （） 第 17 頁(yè)（共 62 頁(yè)） 圖 10 傳感器接口 DHT11 的供電電壓為 3－ 。傳感器上電后，要等待 1s 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。 傳感器性能說(shuō)明 傳感器性能說(shuō)明見(jiàn)表 5： 基于 nRF2401 的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 第 2 頁(yè)（共 36 頁(yè)） 第 18 頁(yè) （共 62 頁(yè)） 表 5 傳感器性能 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 %RH 精度 25℃ 177。 4 %RH 050℃ 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%)25℃ ， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH 長(zhǎng)期穩(wěn)定性 典型值 177。 1 %RH/yr 溫 度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 ℃ 精度 177。 1 177。 2 ℃ 量程范圍 0 50 ℃ 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%) 6 30 S 串行接口（單線雙向） DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間 4ms 左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說(shuō)明，當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下： 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （） 第 19 頁(yè)（共 62 頁(yè)） 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。 數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù) 數(shù)據(jù) +8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗(yàn)和 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末 8 位。 單片機(jī)發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后， DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) .從模式下， DHT11 接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)， DHT11 不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 通訊過(guò)程如圖 11 所示： 圖 11 通訊過(guò)程圖 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待 DHT11 響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必 須大于 18 毫秒，保證 DHT11 能檢測(cè)到起始信號(hào)。 DHT11 接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號(hào) .主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待 20 40us 后， 讀取 DHT11 的響應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后，可以切換 到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻高。 通訊初始化要求如圖 12 所示： 基于 nRF2401 的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 第 2 頁(yè)（共 36 頁(yè)） 第 20 頁(yè) （共 62 頁(yè)） 圖 12 通訊初始化要求圖 總線 為低電平，說(shuō)明 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高 80us， 準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一 bit 數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時(shí)隙開(kāi)始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是 0 還是 1。格式見(jiàn)下面圖示。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則 DHT11沒(méi)有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一 bit 數(shù)據(jù)傳送完畢后， DHT11 拉低總線 50us，隨后總線由上拉電阻高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0 信號(hào)表示方法如圖 13 所示： 圖 13 數(shù)字 0 信號(hào)電平變化圖 數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如圖 14 所示： 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （） 第 21 頁(yè)（共 62 頁(yè)） 圖 14 數(shù)字 1 信號(hào)電平變化圖 LCD 液晶顯示模塊 在本系統(tǒng)中我們采用 1602 字符型液晶顯示模塊來(lái)顯示采集到的溫濕度的值，以便于我們更好的了解當(dāng)時(shí)的環(huán)境并做相應(yīng)的處理。字符型液晶顯示模塊是專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。分 4 位和 8 位數(shù)據(jù)傳輸方式。提供5*7 點(diǎn)陣 +光標(biāo)和 5*10 點(diǎn)陣 +光標(biāo)的顯示模式?？梢燥@示兩行每行 8 個(gè)字符。提供內(nèi)部自動(dòng)上電復(fù)位電路， +5V 工作電壓。一共有 16 個(gè)引腳，其中一對(duì)電源引腳、一對(duì)LED 背光電源引腳、 LCD 驅(qū)動(dòng)電壓引腳、一個(gè)模式選擇引腳、一個(gè)讀寫(xiě)操作引腳、一個(gè)使能引腳以及 7 個(gè)數(shù)據(jù)引腳。其中 LCD 驅(qū)動(dòng) 電壓 V0 可通過(guò)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般 V0 為零伏。具體應(yīng)用電路連接圖如圖 15 所示： 基于 nRF2401 的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 第 2 頁(yè)（共 36 頁(yè)） 第 22 頁(yè) （共 62 頁(yè)） 圖 15 LCD1602 LCD1602 顯示原理 1602 引腳說(shuō)明圖見(jiàn)表 6： 表 6 1602引腳說(shuō)明圖 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 Data 1/0 2 VDD 電源正極 10 D3 Data 1/0 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data 1/0 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 (H/L) 12 D5 Data 1/0 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇端 (H/L) 13 D6 Data 1/0 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data 1/0 7 D0 Dat