【正文】 ............................................................................... 4 二． STC89C52 單片機(jī) ..................................................................................................... 5 三．無線 nRF24L01 模塊 .................................................................................................. 6 ： ................................................................................................. 6 2. 工作方式 ： .......................................................................................................... 7 收發(fā)模式 ..................................................................................................... 7 空閑模式 ..................................................................................................... 9 關(guān)機(jī)模式 ..................................................................................................... 9 3．配置 RF24L01 模塊 ............................................................................................... 9 四． LCD1602................................................................................................................. 16 五．系統(tǒng)原理圖及其 PCB............................................................................................... 18 ............................................................................................... 18 PCB ................................................................................................... 21 原理圖 ............................................................................................... 21 PCB ................................................................................................... 23 六． 實(shí)物效果圖 ........................................................................................................... 23 七． 程序流程圖 ........................................................................................................... 24 八． 調(diào)試方法 ............................................................................................................... 26 九．程序代碼 ................................................................................................................. 32 十．課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) ................................................................................................... 46 十一．參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 46 第 4 頁 共 47 頁 一．系統(tǒng)簡介 本設(shè)計(jì)為兩個(gè) STC89C52 單片機(jī)之間通過 nRF24L01 無線模塊實(shí)現(xiàn)無線通信。 此外，采集到的信息和數(shù)據(jù)應(yīng)能夠使工作人員直觀方便地讀出，為此，配備質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的 顯示設(shè)備成為必要。 無線傳輸以其成本廉價(jià)、占 用空間小、環(huán)境適應(yīng)性好、擴(kuò)展性好和設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)正在逐步越來越受到人們的青睞。第 1 頁 共 47 頁 基于 nRF24L01 的無線信息傳輸 實(shí)習(xí)報(bào)告 學(xué)校： 江西理工大學(xué) 學(xué)院 ：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)：電 子科學(xué)與技術(shù) 101 班 姓名： 李紹榮、甘文聰 時(shí)間： 2020 年期末 第 2 頁 共 47 頁 摘 要 當(dāng)今，通過信息的采集、傳輸、處理和控制器作出相應(yīng)的決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)一定對(duì)象的監(jiān)控和控制，是一個(gè)無論在民用、工業(yè)，還是軍事領(lǐng)域，都被人們樂此不疲地研究著的熱門技術(shù)。而信息傳輸?shù)目煽啃詿o疑是控制器作出正確決策的重要前提。 RF24L01SE 微功率無線通訊模塊，采用 Nordic 公司的 NRF24L01 芯片， 全球開發(fā) ISM 頻段免許可證使用，最高工作速率達(dá) 2Mbps， 125 頻道滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要，體積小巧約 31mm*17mm，尤其方便嵌入式開發(fā)與應(yīng)用 ,高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合無線音視頻傳輸、工業(yè)控制領(lǐng)域等需要較大傳輸速率的無線通訊需求。常用的顯示設(shè)備有 LED 點(diǎn)陣和 LCD 液晶顯示，而LCD 液晶顯示由于具有低功耗、顯示功能強(qiáng)大和編程簡單而很好地符合了人們節(jié)約能源的要求 。 其中，發(fā) 射部分由 STC89C52 單片機(jī) 、 按鍵 、無線模塊 nRF24L01 組成：按鍵用于寫入待要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) ；無線模塊 nRF24L01 實(shí)現(xiàn)信息的無線發(fā)送。 大致系統(tǒng)框圖： 第 5 頁 共 47 頁 二． STC89C52 單片機(jī) 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit），單片機(jī)芯片常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微 控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 本系統(tǒng)采用 STC89C 系列的 STC89C52 作為主控芯片。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī) 一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 下載用串口線， USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)， STCISP， MAX232。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊 ,并融合了增強(qiáng)型 ShockBurst 技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。接收時(shí)，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì) 更方便。 (10) nRF24L01 配外置天線，無阻擋傳輸距離 50100 米， RF24L01B 配 PCB內(nèi)置天線，無阻擋傳輸距離 2050 米。通過 SPI 總線和 單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令讀取。比如 AVR 系列單片機(jī)如果是 5V的，一般串接 2K 的電阻。工作模式由 PWR_UP register 、 PRIM_RX register 和 CE 決定，詳見下表 ： 收 發(fā)模式 收發(fā)模式有 Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式、 ShockBurstTM 收發(fā)模式和直接收發(fā)模式三種，收發(fā)模式由器件配置字決定，具體配置將在器件配置部分詳細(xì)介紹。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三 大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用 (低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射 )；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。 在 Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF24L01 自動(dòng)處理字頭和 CRC 校驗(yàn)碼。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和 CRC 校驗(yàn)碼，在發(fā)送模式下，置 CE 為高，至少 10us，將時(shí)發(fā)送過程完成后。 C. 微控制器把 CE 置高（至少 10us），激發(fā) RF24L01 進(jìn)行 Enhanced ShockBurstTM 發(fā)射； D. RF24L01 的 Enhanced ShockBurstTM 發(fā)射。 Enhanced ShockBurstTM 接收流程 A. 配置本機(jī)地址和要接收的數(shù)據(jù) 包大?。?B. 配置 CONFIG 寄存器，使之進(jìn)入接收模式，把 CE 置高。 RF2401 可以進(jìn)入四種主要的模式之一。 第 9 頁 共 47 頁 空閑模式 nRF24L01 的空閑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)，縮短芯片的起動(dòng)時(shí)間。 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)的工作電流為 900nA左右。 3．配置 RF24L01 模塊 RF24L01 的所有配置工作都是通過 SPI 完成，共有 30 字節(jié)的配置字。 ShockBurstTM 的配置字使 RF24L01 能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在RF24L01 工作的過程中，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。這使得 RF24L01 能夠區(qū)分接收數(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)。 當(dāng)使用 RF24L01 片內(nèi)的 CRC 技術(shù)時(shí)，要確保在配置字 (CONFIG 的 EN_CRC)中CRC 校驗(yàn)被使能，并且發(fā)送和接收使用 相同的協(xié)議。 RF24L01 CONFIG 配置字描述 : 第 10 頁 共 47 頁 SPI 指令 所有的 SPI 指令均在當(dāng) CSN 由低到高開始跳變時(shí)執(zhí)行；從 MOSI 寫命令的同時(shí)， MISO 實(shí)時(shí)返回 24L01 的狀態(tài)值； SPI 指令由命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)兩部分組成。 AAAAA 表示寄存器地址。 AAAAA 表示寄存器地址，只能在掉電或待機(jī)模式下操作。從字節(jié) 0 開始，數(shù)據(jù)讀完后， FIFO 寄存器清空。從字節(jié) 0 開始。 FLUSH_RX 1110 0010 0 在接收模式下，清空 RX FIFO 寄存器。 REUSE_TX_PL 1110 0011 0 應(yīng)用于發(fā)射端。在發(fā)射數(shù)據(jù)包過程中，應(yīng)禁止數(shù)據(jù)包重用功能。可用于讀狀態(tài)寄存器。在寫寄存器之前，一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式。如果 EN_AA 中任意一位為高，則 EN_CRC 為高。當(dāng)收到有效數(shù)據(jù)包后置 1。如果工作在自動(dòng)應(yīng)答模式下，只有當(dāng)接收到應(yīng)答信號(hào)后置 1。 寫‘ 1’清除中斷。當(dāng)寫RF_CH 寄存器時(shí)，此寄存器復(fù)位。 ARC_CNT 3:0 0 R 重發(fā)計(jì)數(shù)器。 09 CD 載波檢測 Reserved 7:1 000000 R CD 0 0 R 0A RX_ADDR_P0 39:0 E7E7E7E7E7 R/W 數(shù)據(jù)通道 0 接收地址。 0B RX_ADDR_P1 39:0 C2C2C2C2C2 R/W 數(shù)據(jù)通道 1 接收地址。 0C RX_ADDR_P2 7:0 C3 R/W 數(shù)據(jù)通道 2 接收地址。最低字節(jié)可設(shè)置，高字節(jié)必須與RX_ADDR_P1[39:8]相等 第 14 頁 共 47 頁 0E RX_ADDR_P4 7:0 C5 R/W 數(shù)據(jù)通道 4