【正文】 圖 12 nRF905 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 11 的 SPI 接口，數(shù)據(jù)率由具有微控制器功能的接口速率自行設(shè)定。nRF905 的工作模式由 TRXCE、 TXEN 和 PWRUP 三個(gè)引腳決定，詳 見表 2。 nRF905 有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。 nRF905 片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器、通信協(xié)議控制等模塊，曼徹斯特編碼 /解碼由片內(nèi)硬件完成，無需用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便 。工作電壓低（ ～ ），功耗小，待機(jī)狀態(tài)僅為 1μs，以 10dBm輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有 11mA，工作于接收模式時(shí)的電流為 ，并且內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 它是 GMSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合。對(duì)于 nRF905 收發(fā)器，要求 Q＞ (4 0～ 4 5)，電感量的精度應(yīng)控制在 2％之內(nèi)。引腳 XC1 和 XC2 之外的整個(gè)電路都可視作 VCO 電感。 nRF905 所有的 RF 頻率都是由片內(nèi)壓控振蕩器 (VCO)產(chǎn)生。 考慮到 DS18B20 測(cè)量溫度的整數(shù)部分是以 ℃ 、 ℃ 為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度 T 可用下式計(jì)算得到： T 實(shí)際 =（ T 整數(shù) ℃ ） +（ M 每度 M 剩余 ） /M 每度 斜率累加器 預(yù)置 低溫度系數(shù)晶振 高溫度系數(shù)晶振 比較 計(jì)數(shù)器 1 =0 計(jì)數(shù)器 2 =0 預(yù)置 溫度寄存器 加 1 LSB 置位 /清除 圖 10 DS18B20 測(cè)溫原理 9 表 1 暫存器的對(duì)應(yīng)值 nRF905 收發(fā)模塊 此部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，收發(fā)模塊采用 nRF905 無線收發(fā)芯片。 這樣，我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果。 DS18B20 在使用時(shí)的測(cè)溫分辨率 為 1℃ ，如果要更高的精度，則在對(duì) DS18B20 測(cè)溫原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀取 DS18B20 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DS18B20 的測(cè)溫分辨率提高到 ～ ℃ 。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫 64 位ROM 和單線接口 存儲(chǔ)器和控制器 高速緩存 存儲(chǔ)器 8 位 CRC 生成器 溫度敏感元件 低溫觸發(fā)器 T L 高溫觸發(fā)器 T H 配置寄存器 電源檢測(cè) 8 度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù) 器 2 的脈沖輸入。它主要由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH、 TL 和配置寄存器組成。 7 DS18B20 具有測(cè)溫系統(tǒng)簡單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn) 。 兩 路溫度傳感器由 2 個(gè) DS18B20 組成，可顯示路數(shù) ，也 可以由開關(guān) S1～S2 控制顯示某一路的溫度。其工作電源 : 3~5V/DC，且在使用中不需要任何外圍元件，測(cè)量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 在本系統(tǒng)中 使用了兩個(gè) DS18B20芯片， 其測(cè)溫范圍 為 － 20℃ ～＋ 50℃ ，測(cè)溫分辨率 為 1℃ 。因?yàn)椴捎霉碴枠O LED，所以，相應(yīng)的亮段必須送 0，相應(yīng)的暗段必須送 1。由于 74HC164 在低電平輸出時(shí)，允許通過的電 流為 8mA 故不必添加驅(qū)動(dòng)電路，亮度也較理想。 鍵盤及 LED 顯示器接口電路如圖 7 所示，圖中 “與 ”門的作用是避免鍵盤操作時(shí)對(duì)顯示器的影響，即僅當(dāng) =1 時(shí)，才開放顯示器傳送。 (4) CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端，在脈沖的上升沿實(shí)現(xiàn)移位。 (2)A、 B ：串行輸入端。 74HC164 是串行輸入、并行輸出移位寄存器，并帶有清除端。 圖 5 X5045 與 89C51 的接口電路 串行口控制的鍵盤及 LED 顯示器接口電路 89C51 的串行口 RXD 和 TXD 為一個(gè)全雙工串行通信口，但工作在方式 0下可做同步移位寄存器使用，其數(shù)據(jù)由 RXD()端串行輸入或輸出；而同步移位時(shí)鐘由 TXD()端串行輸出，在同步時(shí)鐘作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在 X5045 內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器中有 2 位可編程位，決定了定時(shí)時(shí)間的長短，微處理器可以通過指令來改變這 2 個(gè)位，從而改變看門狗定時(shí)時(shí)間的長短。 5 由 X5045 引腳功能中可知， WDI 引腳為雙功能，看門狗定時(shí)器監(jiān)測(cè) WDI 的輸入來判斷微處理器是否正常工作。 （ 2）在任何以字節(jié)為單位的讀 /寫操作前，應(yīng)先選中芯片，即復(fù)位 CS；置位 CS，則表示操作結(jié)束；為了防止誤操作，每一次復(fù)位或置位 CS 時(shí)應(yīng)復(fù)位 CSK。 X5045 采用 SPI 串行接口，只要了解 SPI 原理和 X5045 的指令定義，就很容易對(duì) X5045 進(jìn)行操作，綜合起來，讀 /寫 X5045 有以下幾條規(guī)則： （ 1） SCK 由 1 變 0 時(shí)，從 SO 引腳讀取 1 位數(shù)據(jù)； SCK 由 0 變 1 時(shí)，向 SI引腳發(fā)送的 1 位數(shù)據(jù)被采樣。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其他 CPU 的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。其電路如圖4 所示 [3]。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式，系統(tǒng)上電運(yùn)行后需要復(fù)位，一般都是用手動(dòng)復(fù)位來實(shí)現(xiàn)的。 1 2 3 4 ABCD4321DCBAT i t leN u m b e r R e v i si o nS i z eBD a t e : 2 9 M a y 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \E X A M P L E S \B A C K U P ~ 2 2 . D D BD r a w n B y :C33 0 p FC43 0 p FY212MHZ 圖 3 時(shí)鐘發(fā)生器 89C51 無線收發(fā)模塊 顯示模塊 鍵盤 DS18B20 溫度采集 鍵盤 晶振 電源電路 LED 數(shù)碼顯示 單片機(jī) 89C51 LED 驅(qū)動(dòng) nRF905 無線 收發(fā)模塊 復(fù)位電路 看門狗電路 圖 2 接收 系統(tǒng)框圖 圖 1 發(fā)射 系統(tǒng)框圖 4 復(fù)位電路 RST 引腳是復(fù)位輸入端。振蕩脈沖頻率范圍為 fosc=0～ 24MHZ。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 以下 是各部分電路介紹。由于 發(fā)射系統(tǒng) 的電路圖與 接收系統(tǒng)的 電路圖有多處相似，故本設(shè)計(jì)只介紹發(fā)射系統(tǒng) 的具體電路及工作過程。發(fā)射系統(tǒng) 由 89C51 單片機(jī) 、鍵盤 、 nRF905 和顯示組成 ， 如圖 1 所示。鍵盤用來設(shè)置 接收器 地址 , LED 顯示模塊用來顯示設(shè)置地址，實(shí)時(shí)顯示溫度。 發(fā)射系統(tǒng) 由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 和 89C51 單片機(jī)、鍵盤以及 射頻收發(fā)芯片 nRF905 組成 。 基于以上 要求，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須有以下結(jié)構(gòu)模塊：溫度傳感器單元、顯示單元，數(shù)據(jù)傳輸單元。 (2)通過串行方式在 LED 上顯示 3 位溫度值。 文中的系統(tǒng) 是 基于挪威 Nordic VLSI 公司推出的 nRF905 單片射頻收發(fā)器，收發(fā)可靠，使用方便，在工業(yè)控制、消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。 溫室的控制與管理對(duì)于提高環(huán)境控制精度 、 節(jié)約能源與促進(jìn)生產(chǎn)等有著重要作用。 我們知道，在日常生產(chǎn)和生 活中有許多地方要涉及到對(duì)溫度的測(cè)量和控制，比如堆放糧食的倉庫，儲(chǔ)存藥品的庫房 ,這 些地方對(duì)溫度要求都很嚴(yán)格 。因此，無線傳輸是一種有效數(shù)據(jù)傳輸方式。因此，許多應(yīng)用采用了無 2 線傳輸技術(shù)。而引入無線傳輸方式，就可以克服以上測(cè)量系統(tǒng)中的不足。對(duì)于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測(cè)量，眾多的傳輸線還會(huì)帶來成本的上升和分布電容。為此，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信 。目前，無線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣：遙控遙測(cè)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、身份識(shí)別、非接觸 RF 智能卡、無線標(biāo)簽、安全防火系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、機(jī)器人控制等。微功率短距離無線通信技術(shù)作為無線通信實(shí)用技術(shù)，一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊 。 (3)由于信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)各個(gè)等級(jí)的格式都不一樣，要實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)級(jí)別的支持就需要修改源程序，因此增加了復(fù)雜性；國內(nèi)許多軟件的容錯(cuò)性、延遲性和穩(wěn)定性尚有欠缺，這對(duì)軟件運(yùn)行速度和質(zhì)量上有很大的影響。 (2)脫機(jī)資料處理軟件雖較全，但實(shí)用性不 強(qiáng)，輸出結(jié)果過于單一，而且不能在屏幕上回放歷史數(shù)據(jù)。目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 1 2 設(shè)計(jì)要求 .................................................................................................................... 2 3 整體電路方框圖 ........................................................................................................ 2 4 單元電路介紹 ............................................................................................................ 3 時(shí)鐘