nRF905無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、nRF905無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文nRF905無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文本文關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)，論文，設(shè) 計(jì),nRF905nRF905網(wǎng)路系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文本文簡介：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前信息 領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中一個(gè)重要 的技術(shù)組成，可以實(shí)現(xiàn)特殊環(huán)境連續(xù)不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、事件檢測、 事件標(biāo)識(shí)、位置監(jiān)測和節(jié)點(diǎn)控制，無線通信模塊的這些特性使得無線 傳感器組件網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和預(yù) 報(bào)、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、城市交通、大型車nRF905無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文 本文內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前重要信息領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)，無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中一個(gè)重

2、要的技術(shù)組成，可以實(shí)現(xiàn)特殊環(huán)境連續(xù) 不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、事件檢測、事件標(biāo)識(shí)、位置監(jiān)測和控制點(diǎn)控制, 無線通信模塊的這些特性使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊， 能夠廣泛應(yīng)用于較廣環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報(bào)、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、 城市交通、大型車間和倉庫運(yùn)營管理，以及機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的安 全監(jiān)測等專業(yè)領(lǐng)域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深入研究和廣泛應(yīng)用，無 線傳感器日常生活網(wǎng)絡(luò)逐漸深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域而受到國內(nèi)外 研究人員的重視。本文結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種基于Atmegal6單片機(jī)和nRF905 射頻芯片的無線通信管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于低功耗、短距離、小數(shù) 據(jù)量的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線數(shù)據(jù)傳輸和交換應(yīng)用。1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本

3、文設(shè)計(jì)無線通訊模塊是由完全發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收模塊兩 個(gè)數(shù)據(jù)相同的節(jié)點(diǎn)模塊構(gòu)成，數(shù)據(jù)接收接口和發(fā)送模塊都選用 Atmegal6單片機(jī)作為主控制器，由單片機(jī)控制傳感芯片nRF905實(shí)現(xiàn)無 線數(shù)據(jù)的收發(fā)。數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的Atmegal6單片機(jī)采集上位機(jī)或數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)處理器處理后傳送給節(jié)點(diǎn)內(nèi)nRF905無線通信模 塊，由無線通信模塊經(jīng)調(diào)制和功率放大后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)接收 節(jié)點(diǎn)通過節(jié)點(diǎn)內(nèi)所的nRF905無線通信模塊來自數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)， 路由器解調(diào)后傳給節(jié)點(diǎn)的主控制器Atmegal6單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過判斷和處理，發(fā)送相應(yīng)的處理命令，完成一次數(shù)據(jù)通信任務(wù)。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)無線通信節(jié)點(diǎn)模塊的

4、主控制器選AVR系列的Atmegal6單片機(jī), 其外圍電路有：RS232電平轉(zhuǎn)換電路、USB接口電路、1602液晶顯示模 塊、nRF905無線模塊觸發(fā)器以及蜂鳴器提示音電路等。2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用價(jià)格便宜的Atmegal6單片機(jī)作為主控制器。該系 列單片機(jī)是基于增強(qiáng)的AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，以 低功耗優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周 期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmegal6的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)lMIPS/MHz,從而 可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。全系列單片機(jī)內(nèi)部集成 了 A/D轉(zhuǎn)換模塊，無需專用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；同時(shí)與傳統(tǒng)的8051

5、單片 機(jī)系列相比增加微控制器兩個(gè)可編程的串行USART接口。該單片機(jī)具 有40個(gè)引腳，16kBFl軟sh片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，IkB的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器（RAM） , 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O） 口，一個(gè)6向量2級(jí)中斷 結(jié)構(gòu)，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)晶 振及時(shí)鐘電路盡快等套件，完全滿足本系統(tǒng)需求。2. 2無線射頻收發(fā)器本文設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無線通信模塊采用挪威Nordic公司的 nRF905單片射頻收發(fā)器，該模塊采用現(xiàn)代化的VLSIShockBurst技術(shù)， 通過將與RF協(xié)議有關(guān)的高速信號(hào)處理放到芯片內(nèi)，通過一個(gè)SPI接口 實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用微控制器的通信，并編程配置接口

6、的數(shù)據(jù)通信速率。 nRF905具有ShockBurstRX和ShockBurstTX等多種工作模式，分別是 接收模式、發(fā)送模式、關(guān)機(jī)模式和空閑模式；nRF905的工作模式由TRX_CE> TX_EN、PWR_UP三個(gè)引腳決定，可有效降低年均應(yīng)用的平均電 流消耗和對(duì)MCU的存儲(chǔ)器需求，具有單片、低電壓、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。 系統(tǒng)硬件電路是以Atmegal6單片機(jī)和nRF905模塊為核心元件，由單 片機(jī)的I/O端口分別控制nRF905模塊的狀態(tài)接口、模式接口和SPI接 口。nRF905的發(fā)送流程：（1）若單片機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過nRF905模塊的SPI接 口，按時(shí)序把數(shù)據(jù)發(fā)送目標(biāo)地址和數(shù)據(jù)傳送給

7、nRF905,可通過器件初 始化配置時(shí)設(shè)定SPI接口的速率；（2）單片機(jī)設(shè)置TRX_CE和TX_EN為1,配置nRF905的工作 模式為ShockBurstTM發(fā)送模式；（3） nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式的工作整個(gè)過程：配 置nRF905的射頻寄存器控制臺(tái)開啟；對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)打包， 在數(shù)據(jù)包中增加字頭和CRC校驗(yàn)碼；進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送；若數(shù)據(jù)發(fā)送 完畢，DR引腳置1； TRX_CE引腳置1,準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)；（4） AUTO_RETRAN被置高，nRF905重復(fù)（3）步驟的數(shù)據(jù)發(fā) 送，直到數(shù)字輸入引腳TRX_CE被置0；（5）當(dāng)數(shù)字輸入引腳TRX_CE被置0, nRF90

8、5發(fā)送過程完成, 自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。另外，nRF905的ShockBurstTM工作模式規(guī)定，進(jìn) 行數(shù)據(jù)發(fā)送過程后，將延遲處理TX_EN和TRX_CE的狀態(tài)改變情況，數(shù) 據(jù)發(fā)送發(fā)送體來完畢后才進(jìn)行處理。只有當(dāng)前寄送一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送 完竣，nRF905才能申請(qǐng)加入下一個(gè)方可發(fā)送數(shù)據(jù)包的任務(wù)。2. 3RS232接口電路設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過串行通信接口與PC機(jī)通信。本文選用RS232串行通信接口，采用的是LVTTL電平標(biāo)準(zhǔn)，即2V3. 3V表示邏 輯1, 0V0.4V表示邏輯0。由于兩者的形式邏輯狀態(tài)不集中統(tǒng)一統(tǒng)一, 所以需對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能實(shí)現(xiàn)二者之間的通信，選用MAX3232 芯片構(gòu)建電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。結(jié)束語本文設(shè)計(jì)基于Atmegal6單片機(jī)的無線通信信息系統(tǒng)，充分利 用射頻無線芯片nRF905的小尺寸、低功耗、低電壓及高速數(shù)據(jù)傳輸性 能，通過設(shè)計(jì)合理的通信協(xié)議，不斷提高了系統(tǒng)通信的可靠性。此外，