【導(dǎo)讀】膃莆螀羈羆節(jié)蝿螈膂羋螈袀肄薆螇羃芀蒂螆肅肅莈螅螅羋芄莂袇肁膀蒁罿芇葿蒀蠆聿蒞葿袁芅莁蒈羄膈芇蕆肆羀薅蕆螆膆蒁蒆袈罿莇蒅羀膄芃薄蝕羇腿薃螂膂蒈薂羄羅蒄薁肇芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蕿羈肂蒁薈蟻芇莇蚇螃肀芃蚆裊芆腿蚅肈肈薇蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羀芅螞螞膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆螀羈羆節(jié)蝿螈膂羋螈袀肄薆螇羃芀蒂螆肅肅莈螅螅羋芄莂袇肁膀蒁罿芇葿蒀蠆聿蒞葿袁芅莁蒈羄膈芇蕆肆羀薅蕆螆膆蒁蒆袈罿莇蒅羀膄芃薄蝕羇腿薃螂膂蒈薂羄羅蒄薁肇芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蕿羈肂蒁薈蟻芇莇蚇螃肀芃蚆裊芆腿蚅肈肈薇蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羀芅螞螞膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆螀羈羆節(jié)蝿螈膂羋螈袀肄薆螇羃芀蒂螆肅肅莈螅螅羋芄莂袇肁膀蒁罿芇葿蒀蠆聿蒞葿袁芅莁蒈羄膈芇蕆肆羀薅蕆螆膆蒁蒆袈罿莇蒅羀膄芃薄蝕羇腿薃螂膂蒈薂羄羅蒄薁肇芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蕿羈肂蒁薈蟻芇莇蚇螃肀芃蚆裊芆腿蚅肈肈薇蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羀芅螞螞膅膁螁

　　

【正文】 鐘恢復(fù)功能。 nRF2401 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及外部組成框圖如圖 所示，下面介紹其工作原理。 圖 nRF2401的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及外部組成框圖 1 ShockBurst TM[16]模式 nRF2401 的 ShockBurst TM 模式采用片上 FIFO(FirstIn FirstOut，先進(jìn)先 )出來進(jìn)行低數(shù)據(jù)率的時(shí)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(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)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(dāng) MCU 請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，置 CE 為高電平，此時(shí)的接收機(jī)地址和有效載荷數(shù)據(jù)作為 nRF2401 的內(nèi)部時(shí)鐘，可用請(qǐng)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)正確設(shè)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(gè)中斷并置 DR1 為高電平，以使 MCU 以時(shí)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(shù)為 RX 提供了兩個(gè)獨(dú)立的專用數(shù)字信道，因而可代替兩個(gè)單獨(dú)接收系統(tǒng)。圖 4 所示是 DuoCeiver TM 同時(shí)雙接收信道結(jié)構(gòu)圖。 nRF2401 可以通過一個(gè)天線接口從相隔 8MHZ 的兩 1Mbps 接收機(jī)上接收數(shù)據(jù)。同時(shí)將兩個(gè)數(shù)字信道的輸出反饋到兩個(gè)單獨(dú)的 MCU 接口。具體的兩個(gè)信道如下 : 圖 DuoCeiver TM同時(shí)雙接收信道結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字信道１ :CLK1,DATA,DR1； 數(shù)字信道２ :CLK2,DOUT2,DR2； 應(yīng)當(dāng)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(shí)，才能保證正常接收。 基于單片機(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 14 第 三 章 基于 ZigBee 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 目前， 51 系列單片機(jī)非常流行，而且資料眾多，因此選用 51 系列單片機(jī)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(jìn)行通信， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。 STC89C58RD+[10]單片機(jī)概述 STC89C58RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾，高速，低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期可任意選擇。 它具有以下特點(diǎn)： 1. 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051 CPU（ Central Process Unit，中央處理器）。 2. 工作電壓： （ 5V單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍： 0 40 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 可達(dá) 48MHz. 4. 用戶應(yīng)用程序空間 32K 字節(jié) 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM（ Random Access Memory，隨機(jī)存儲(chǔ)器）。 6. 通用 I/O 口 32個(gè)，復(fù)位后為： P1/P2/P3 是準(zhǔn)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(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)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(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0還可以當(dāng)成 2個(gè) 8位定時(shí)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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART ： 0 75℃ / 40 +85℃ ： PDIP40， PLCC44,PQFP44 使用這種單片機(jī)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(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 15 編程器 / 仿真器，直接通過串口線就能實(shí)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(jī)兼容，這樣可以用常用的 51 單片機(jī)軟件開發(fā)工具開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。 開發(fā)板的各個(gè)組成部分原理圖以及功能 整個(gè)開發(fā)板是由單片機(jī)最小系統(tǒng)和它的一些外圍電路組成，單片機(jī)最小系統(tǒng)做為整個(gè)開發(fā)板的控制中心，控制各個(gè)外圍電路協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能。整個(gè)系統(tǒng)原理圖見附錄 2，下面詳細(xì)敘述 各個(gè)組成部分的原理及各自實(shí)現(xiàn)的功能。原理圖由 Protel 99SE[18][19]繪制。 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)開發(fā)板的控制中心，它由電源，復(fù)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?yàn)殚_發(fā)板初上電或者或者復(fù)位后，所有的 I/O 口均為高電平。由于不使用外部存儲(chǔ)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(duì)開發(fā)板供電非常方便。圖 所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 基于單片機(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 16 串行口電平轉(zhuǎn)換部分 大多數(shù) PC 機(jī)都有一個(gè)串行通訊端口 RS232 用于兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行串行通訊。RS 232 通訊接口是一種標(biāo)準(zhǔn)化的串行接口，是為 DTE(Data Terminal Equipment，遠(yuǎn)程通訊連接終端設(shè)備 )與 DCE (Data Communication Equipment，數(shù)據(jù)通訊設(shè)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(gè)線路中，信 號(hào)電壓加到一條導(dǎo)線上，所有的信號(hào)電壓都使用一個(gè)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(gè)腳線的信號(hào)和電平規(guī)定采用負(fù)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(jī)的輸入、輸出電平為 TTL 電平，與 PC 機(jī) RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。選用的電平轉(zhuǎn)換芯片為 MAX232，它的工作電壓為 +5V，和單片機(jī)的工作電源相同。 由于 STC89C58RD+單片機(jī)支持 ISP 下載，因此通過這個(gè)串行口既可以用來和 PC 機(jī)通信，又能將程序下載到單片機(jī)，不用購買昂貴的編程器。圖 所示為串口電平轉(zhuǎn)換部分。 圖 串口電平轉(zhuǎn)換部分 基于單片機(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 17 LED 部分 由于單片機(jī)復(fù)位后，各個(gè)引腳輸出都為高電平，因此選用共陰極的 LED 數(shù)碼管。每個(gè)數(shù)碼管的使能端 1,2,3,4 分別接到 ,，當(dāng)向使能端輸出低電平，即可選通相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管。 74LS244 為三態(tài)輸出的八組緩沖器和總線驅(qū)動(dòng)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(cuò)誤發(fā)生的概率 。 圖 為 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(huì)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(zhuǎn)換為 電平的部分。為了實(shí)現(xiàn)這一過程，選用 作為核心芯片。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。 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、 TO26 SOT22 TO220 和TO252 DPAK 封裝；此外為了使兩個(gè)模塊直接相連，將 P2 口的部分引腳用排針引到基于單片機(jī)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 18 一起，排針間距為 100mil,標(biāo)準(zhǔn) DIP 插針。圖 口部分，圖 為 5V 電平轉(zhuǎn) 電平部分。 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(zhuǎn) 鍵盤部分 圖 鍵盤部分 鍵盤部分用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。有四個(gè)按鍵開關(guān)構(gòu)成，分別為 S5(), S6()