【正文】 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 nRF401 應(yīng)用說明 電氣特性 測試條件： VDD = +3V DC, VSS = 0V, TA= 25 C to +85 C 表 nRF401 電氣特性圖 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 工作 模式時序 不同工作下的時序如下表 表 nRF401 工作時序。它還提供進(jìn)一步降低電流消耗的待機模式。 3V 直流電源供電。而 nRF401 系列獨特的技術(shù)可以直接傳送單片機串口數(shù)據(jù)，應(yīng)用及編程非常簡單，抗干擾能力強，傳送的效率很高，且使用很方便。 圖 nRF401 內(nèi)部框圖與外圍元件 nRF401 無需外接昂貴的變?nèi)荻O管，而其他競爭產(chǎn)品大多需要外接變?nèi)荻O管、聲表面波濾波器件等。與 ASK 幅移鍵控(AmplitudeShiftKeying)和 OOK 開關(guān)鍵控 (OnOff Keying)方式相比，這種方式的通信范圍更廣，特別是在附近有類似設(shè)備工作的場合 。 其主要特性如下 : ●工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段 ● FSK 調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合； ●采用 PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好； ●靈敏度高，達(dá)到 105dBm（ nRF401）； ●功耗小，接收狀態(tài) 250μ A，待機狀態(tài)僅為 8 μ A（ nRF401）； ●最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm ； 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 ●低工作電壓（ ），可滿足低功耗設(shè)備的要求； ●具有多個頻道，可方便地切換工作頻率 ； ●工作速率最高可達(dá) 20Kbit/s（ RF401）； ●僅外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，基本無需調(diào)試； ●因采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計，使用無需申請許可證，開闊地的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000 米 (與具體使用環(huán)境及元 件參數(shù)有關(guān) )。在一個 20 腳的芯 片中集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL 合成、 FSK 調(diào)制、 FSK 解調(diào)、雙頻道切換等功能，是目前集成度最高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。 nRF401 系列高速單片無線收發(fā)芯片為短距離無線數(shù)傳應(yīng)用提供了較好的解決辦法，由于采用了低發(fā)射功率和高接收靈敏度的設(shè)計，因而可滿足無線管制要求，使用無需許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇，可廣泛用于遙控裝置、工業(yè)控制、無線通信、電信終端、車輛安全、自動測試、家庭自動化、報警和安全系統(tǒng)等。 中斷矢量地址見表： 中斷源 中斷矢量地址 外部中斷 0(INT0非 ) 0003H 定時器 /計數(shù)器 0(T0) 000BH 外部中斷 1(INT1非 ) 0013H 定時器 /計數(shù)器 1(T1) 001BH 串行口 (RI、 TI) 0023H 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 3 無線射頻電路設(shè)計 無線射頻收發(fā)電路是這個系統(tǒng)的重要組成部分，電路射頻性能好壞直接影響到系統(tǒng)的設(shè)計的成敗。 (4)TF1（ ） —— 定時器 /計數(shù)器 T1 溢出中斷。 IT1()=0時 , 低電平有效 .當(dāng) IT1()=1時 ,下降沿有效。當(dāng) IT0(TCON)=0時，低電平有效；當(dāng) IT0(TCON)=1時，下降沿有效。 89S51中五個中斷源； 89S52中增多了一個中斷源 定時器 /計數(shù)器 T2，即有六個中斷源。 中斷系統(tǒng) 一：中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行 ,使其轉(zhuǎn)向為處理外部或內(nèi)部事件的 中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)程序后， CPU 繼續(xù)原來被打斷的程序， 這樣的過程稱為中斷過程。在下一機器周期．接收控制器將“ 11111110”寫入接收移位寄存器，并在下一時鐘周期內(nèi)激發(fā)接收有效，同時由 TxD()引腳輸出移位脈沖。當(dāng)數(shù)據(jù)最高位移到移位寄存器的輸出位時，原寫入第 9位的‘ 1”正好移到最高值的左邊一位，由此向左的所有位均為 0，這標(biāo)志著發(fā)送控制器要進(jìn)行最后一次移位，并撤銷發(fā)送有效，同時使發(fā)送中斷標(biāo)志 TI置位。當(dāng)發(fā)送脈沖有效之后，移位寄存器的內(nèi)容由 RXD()引腳串行移位輸出；移位脈沖由 TXD()引腳輸出。在執(zhí)行寫入 SBUF的指令時，也將 1寫入發(fā)送移位寄存器的第 9位．并使發(fā)送控制器開始發(fā)送。 寫 SBUF(MOV A， SBUF)，訪問發(fā)送數(shù)據(jù)奇存器；讀 SBUF(MOV SBUF， A)，訪問接收數(shù)據(jù)寄存器。寄存器 SCON既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為 98H．位地址為 98H~9FH． (2)控制寄存器 PCON 控制寄存器 PCON是一個逐位定義的 8位寄存器，目前僅有幾位有定義，其中僅最高位－ SMOD與串行口控制有關(guān)，其它位與掉電方式有關(guān)。 4)串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳： TXD(P3． 1)為串行輸入， RXD()為串行輸出?？刂苾?nèi)部的輸入移位寄存器將外部的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)和輸出移位寄存器將內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出；還控制串行中斷 (RI和 TI)。 串行口的內(nèi) 部包含： 1)接收寄存器 SBUF和發(fā)送寄存器 SBUF：它們在物理上是隔離的，但是占用同一個地址 —— 99H。它向串行口的時鐘信號為 TXCLOCK(發(fā)送時鐘 )和 RXCLOCK(接收時鐘 )。 波特率發(fā)生器：主要由定時器／計數(shù)器 T T2及內(nèi)部的一些控制開關(guān)和分頻器所組成。但是，在它完成接收第二個數(shù)據(jù)字節(jié)之后．若第一個字節(jié)仍未取走，那么該字節(jié)數(shù)據(jù)將丟失?？梢酝ㄟ^訪問特殊功能寄存器 SBUF，來訪問接收緩沖器和發(fā)送緩沖器。 串行接口 89S51中的串行口是一個全雙工的異步串行通信接口，它可作 UART(通用異步接收和發(fā)送器 )用，也可作同步移位寄存器用。 —— RD，外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通，輸出，低電平有效。 替代輸出功能： TXD，串行輸出口。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 —— To，定時器／計數(shù)器 o外部 11救脈沖輸入。 — INTo，外部中斷 0的請求。 (2)可以作為替代功能的輸入、輸出。 這方面的功能與 Pl口一樣。 2． P3口的功能和特點 與 Pl口不同， P3口是一個多功能口。 因此． P3口不論作替代功能輸入，還是作替代功能輸出，甚至作一般 I/()的輸入功能時，都需要向該口位輸出 1。這時 P3口的工作狀態(tài)處于替代輸出功能狀態(tài)。 若替代輸出為 0 時，因與非門的 C點已置 1．現(xiàn) B 點為 o，故與非門的輸出為 1，使 Q0導(dǎo)通，從而使 A 點也為 0。這時 P3口的工作狀態(tài)為一 I／ O口，顯然此時該口具有淮雙向口的性質(zhì)。 (2)輸出工作過程分析 1）當(dāng)替代輸出功能 B 點置 1 時，輸出鎖存器的輸出可以順利通到引腳 P3． i。 3）有兩個輸入緩沖器，替代輸入功能取自第一個緩沖器的輸出端 。 與非門有兩個輸入端：一個為口輸出鎖存器的 Q端，另一個為替代功能的控制輸出 .門的輸出端控制輸出 FET管 Q0。 1．位結(jié)構(gòu)與工作過程分析 (1)位結(jié)構(gòu) P3口的位結(jié)構(gòu)如下圖所示。 P1口能驅(qū)動 4個 TTL負(fù)載。 這里需要注意的是，若在輸入操作之前不將 A點設(shè)置為高電平 (即先問該口線輸出 1)，如果 A 點電平為低電平時，則外設(shè)輸入的任何信號均被 A點拉為低電平，亦即此時外設(shè)的任何信號都輸不進(jìn)來。 3． P1口的特點 ① 輸出鎖存，輸出時沒有條件； ②輸入緩沖，輸入時有條件，即需要先將該口設(shè)為輸入狀態(tài)，先輸出 l ③工作過程中無高阻懸浮狀態(tài)，也就是該口不是輸入態(tài)就是輸出態(tài)。 ② ：先向 ，使 A點提升為高電平，此操作稱為設(shè)置 P1． i浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 為輸入線。 而在本設(shè)計中要用到 P1和 P3 口，故在此作一個詳細(xì)的介紹： 1） P1口是一個 8位口，可以字節(jié)訪問也可位訪問，其字節(jié)訪問地址為 90H，位訪問地址為 90H～ 97H． 1．位結(jié)構(gòu)與工作過程分析： P1口的位結(jié)構(gòu)如圖 36所示，內(nèi)包含：輸出鎖存器、始人緩沖器 BUF１ (讀引腳 )、 BuF2（讀鎖存器 ） 以及由 FET晶體管 Q0與上拉電阻組成的輸出／輸入驅(qū)動器。各口的 每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器所組成。復(fù)位脈沖過后，由內(nèi)部下拉電阻保證 RST端的低電平。圖如 圖 按鍵電平復(fù)位 外部脈沖復(fù)位使由外部提供一個復(fù)位脈沖。如圖 ： 圖 上電自動復(fù)位 按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc電源接通而實現(xiàn)的。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送斯密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的 S5P2時刻對斯密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯圖如 。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24個振蕩脈沖周期 (即兩個機器局期 )以上。例如在復(fù)位期間， ALE和 PSEN信號變?yōu)闊o效狀態(tài)，即 ALE＝ PSEN＝ 1。 除 PC之外，復(fù)位操作還對其它一些特殊功能寄存器有影響。 在本設(shè)計中用到了復(fù)位方式，現(xiàn)詳細(xì)介紹如下： 復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。在單片機的 TD、 T1或 T2引腳上施加一個 o 到 1的跳變，計數(shù)器增 1，即是汁數(shù)功能；在單片機內(nèi)部對機器周期或其分頻進(jìn)行計數(shù)，從而得到定時，這就是定時功能．在單片機中，定時功能和計數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過軟件來進(jìn)行的。 3． 并行 I/O口 4． 串行 I/O口 5． 定時器 /計數(shù)器 定時器／計數(shù)器 (timer/counter)是單片機中重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕 CPU的負(fù)擔(dān)和簡化外圍電路都有很大好處。 （ ROM） 由于單片機的應(yīng)用系統(tǒng)，一般開發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序不再需要改變，常永久性地存儲在程序存儲器中，故單片機的程序存儲器都采用只讀存儲器。 存儲器 單片機的 存儲器有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的將程序和數(shù)據(jù)合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)，另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 結(jié)構(gòu)，稱為哈佛結(jié)構(gòu)。 CPU特性 同一般微型計算機的 CPU 一樣． 89S51系列單片機的 CPU 也是由運算器和控制器兩部分組成，只是 89S51系列申片機的運算器內(nèi)還專門設(shè)置了一個進(jìn)行位數(shù)據(jù)操作的布爾處理機。 7．當(dāng) EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE變?yōu)楦唠娖?，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。 5. 當(dāng) ST端下跳沿時，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST應(yīng)保持低電平。 3．將地址信號送入 A， B， C三條地址線，選擇將要處理的模擬量通道。 其主要工作步驟如下： 1． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S52單片機直接相連。 浙江科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 為時鐘輸入信號線。 D7－ D0為數(shù)字量輸出線。 OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng) ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 (1) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如下： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 19