【正文】 工作模式 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機(jī)模式 2 1 0 1 TX FIFO 為空 待機(jī)模式 1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 工作原理 發(fā)射數(shù)據(jù)時，首先將 nRF24L01 配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址 TX_ADDR 和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時序由 SPI 口寫入 nRF24L01 緩存區(qū)， TX_PLD 必須在 CSN 為低時連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時寫入一次即可，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) 。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功， TX_DS 置高，同時 TX_PLD 從 TX FIFO 中清除 。MAX_RT或 TX_DS 置高時，使 IRQ 變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU。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 。 接收數(shù)據(jù)時 ,首先將 nRF24L01 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。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。 在寫寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式。但針對單個字節(jié)而言，要先送基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 16 高位再送低位。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從 MISO 輸出給 MCU。 nRF24L01 的配置寄存器共有 25 個，常用的配置寄存器如表 2 所示 。 C E1C S N2S C K3M O S I4M I S O5IRQ6VDD7VSS8XC29XC110V D D _ P A1 1A N T 11 2A N T 21 3V S S1 4V D D1 5IREF16VSS17VDD18DVDD19VSS20U 1N R F 2 4 L 0 1V D DC 91 0 n FC 81 n FC 12 2 p FR 22 2 KR 1 1 MX 11 6 MC 22 2 p FC 32 . 2 n FC 44 . 7 p FC 73 3 n FC 61 . 0 p FL 33 . 9 n HL 18 . 2 n HL 2 2 . 7 n HC 51 . 5 p F5 0 o m h , R F I / OC EC S NS C KM O S IM I S OI R Q 圖 nRF24L01 單端 50Ω射頻輸出電路原理圖 溫度傳感器 DS18B20 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡介新的 一線器件 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 一線總線 接口的溫度傳感器。 DS18B DS1822 一線總線 數(shù)字化溫度傳感器 同 DS1820 一樣， DS18B20 也 支持一線總線 接口，測量溫度范圍為 55176。C ，在基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 18 10~+85176。176。 DS1822 的精度較差為 177。C 。 DS18B20 管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的管腳和封裝如下圖 ： 圖 DS18B20引腳及封裝 引腳定義： (1)DQ 為 單數(shù)據(jù)總線，是 數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 19 (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的 序 列 號 ， 最 后 8 位 是 前 面 56 位 的 循 環(huán) 冗 余 校 驗 碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S為符號位。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為0191H， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為FC90H。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： （ 1） ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 碼（冗余校驗）。 DS18B20 共 64 位 ROM。第 2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4 個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。 控制器對 18B20操作流程： （ 1） 復(fù)位：首先我們必須對 DS18B20 芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給 DS18B20 單總線至少 480uS 的低電平信號。 （ 2） 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在 15~60uS 后接收存在脈沖，存在脈沖為一個 60~240uS 的低電平信號。如果復(fù)位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計時要注意意外情況的處理。 ROM 指令為 8 位長度，功能是對片內(nèi)的 64 位光刻 ROM進(jìn)行操作。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的 ID 號來區(qū)別，一般只掛接單個 18B20 芯片時可以跳過 ROM 指令（注意：此處指的跳過 ROM 指令并非不發(fā)送 ROM 指令，而是用特有的一條 “ 跳過指令 ” ）。操作指令同樣為 8 位，共 6條，存儲器操作指令分別是寫 RAM 數(shù)據(jù)、讀 RAM數(shù)據(jù)、將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM 中的報警值復(fù)制到 RAM、工作方式切換。 （ 5） 執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí) 行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個操作要視存儲器操作指令而定。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循 18B20 的讀寫時序來操作。 當(dāng)主機(jī)收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號后，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如下： 指令代碼 代碼 Skip ROM（跳躍 ROM 指令） [CCH] 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 22 這條指令使芯片不對 ROM 編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時間則可以選用此指令。 Read Scratchpad （從 RAM 中讀數(shù)據(jù)） [BEH] 此指令將從 RAM 中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址 0 開始，一直可以讀到地址 9，完成整個 RAM 數(shù)據(jù)的讀出。 Convert T（溫度轉(zhuǎn)換） [44H] 收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入 RAM 的第 2 地址。在寄生工 作方式時必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持 500MS，來維持芯片工作。單片機(jī)先發(fā)一個復(fù)位脈沖，保持低電平時間最少 480μs ，最多不能超過 960μs 。 DS18B20 在接受到復(fù)位脈沖后等待15～ 60μs 才發(fā)出應(yīng)答脈沖。單片機(jī)從發(fā)送完復(fù)位脈沖到再次控制總線至少要等待 480 μs 。讀時隙起始于單片機(jī)拉低總線至少 1 μs 。 寫時隙需要 15～ 75 μs ，且在 2 次獨立的寫時隙之間至少需要 1μs 的恢復(fù)時間。 DS18B20 的硬件設(shè)計 DS18B20 在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的 。發(fā)送端使用數(shù)碼管顯示。具體電路如圖 所示。 分別作為數(shù)碼管位顯示 S1S4。該電路由蜂鳴器和 NPN 三極管組成，具體電路如圖 所示。 MAX232 內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需 +5 V 電源便可工作，使用十分方便，其與 AT89S52 連接時可以采用最簡單的方式連接（見圖 ）， MAX232 的 T1 IN 引腳與 89S52 的串行輸入口線 P3． 1TXD相連， R1 OUT 引腳與 89S52 的串行輸入口線 P3． 0RXD 相連， MAX232 的T1 OUT、 R1 IN 分別于與 RS232 的 3引腳相連。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 26 C 1 +1C 1 3C 2 +4C 2 5V s +2V s 6V C C16GND15T 1I N11T 1O U T14T 2I N10T 2O U T7R 1 O U T12R 1 IN13R 2 O U T9R 2 IN8U 1 2 M A X 2 32 V C CV C CGNDC71uC81uC91uC 1 01uC 1 11uR X DT X D162738495J 10S C 9 圖 單片機(jī) 與 PC機(jī)串口通信電路 電源電路設(shè)計 A、本系統(tǒng)單片機(jī)需要一組＋ 5V 電源，采用的電源電路如圖 所示。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 27 圖 +5V 電源電路 B、 本系統(tǒng)無線模塊需要一＋ 電源，采用電源電路如圖。 V in1V o u t2GND3U5L M 1 1 1 7C 2 0104C 2 3104+ C 2 110u+ C 2 2100uV C C1J 8 0+ 3 . 3 V 圖 無線模塊 + 電源供電電路 其他外圍電路 本系統(tǒng)需要在溫度過高的情況下驅(qū)動繼電器，打開通風(fēng)系統(tǒng)。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 28 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 單片機(jī)軟件設(shè)計 發(fā)送端軟件設(shè)計 本系統(tǒng)發(fā)送端采用 DS18B20 溫度傳感器采集溫度，經(jīng) AT89S52 收集處理數(shù)據(jù)，溫度數(shù)據(jù)數(shù)碼管顯示，如果溫度過高，則單片機(jī)控制繼電器工作，再由 nRF24L01 模塊發(fā)送到接收端。軟件流程圖如 。溫度過高則報警電路工作。其中包括 nRF24L01模塊和 LCD1602 液晶顯示器的初始化。 配 置 n R F 2 4 L 0 1 模 塊 為接 受 模 式初 始 化 L C D 1 6 0 2 顯 示屏接 受 溫 度 數(shù) 據(jù)顯 示 溫 度 數(shù) 據(jù)把 數(shù) 據(jù) 傳 給 P C 機(jī)開 始報 警 電 路 工作溫 度 過高圖 接受端程序流程圖 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 30 4 系統(tǒng)仿真 電源電路的仿真 +5V 電源電路仿真 使用 multisim 仿真，由家電 220V 經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換成 交流電壓，再經(jīng)過橋式整流，后經(jīng) 7805 穩(wěn)壓芯片得到直流 5V 電壓。基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 31 DS18B20 接單片機(jī) 口。當(dāng)前 DS18B20顯示 ， LCD1602顯示 。 圖 溫度采集及顯示仿真 接收端 LCD1602 顯示溫度仿真 接收端 接收到溫度數(shù)據(jù)后由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)。 1602 的數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 P0 口， RS， RW 和 E 端分別接 口。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 32 圖 接收端 LCD1602液晶顯示仿真 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 33 5 硬件電路板設(shè)計 系統(tǒng)硬件原理圖 發(fā)送端原理圖 電源模塊：由 VCC 提供 +5V 高電平， Power 接口接入，經(jīng)過 LM1117降壓為 +，為 nRF24L01 模塊提供高電平。 — 接數(shù)碼管段選端 D0D7。 溫度采集模塊：溫度采集由 DS18B20 I/O 端接入單片機(jī) 口。 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計 34 圖 發(fā)送端原理圖 接收端原理圖 接收端由單片機(jī)主控電路、 USB 電源 +5V 接入、串口通信電路、無線模塊供電電路、 LCD1602 液晶顯示接口和報警電路組成。 +5V 電源由 USB 接口提供給單片機(jī)和其他模塊 。 串口通信模塊由 DB9 和 RS232 的外圍電路組成。 LCD1602 顯示模塊數(shù)據(jù)端接單片機(jī) P0 口， RS， RW， E 分別接單片機(jī)的 。由一個三極管和喇叭組成