基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)遙控設(shè)計(jì)資料

TX與RX之間的切換當(dāng)從RX切換到TX模式時(shí)，數(shù)據(jù)輸入腳(DIN)必須保持為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出腳(DOUT)要至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。從待機(jī)模式到接收模式，當(dāng)PWR_UP輸入設(shè)成1時(shí)，經(jīng)過(guò)tSR時(shí)間后，DOUT腳輸出數(shù)據(jù)才有效。對(duì)nRF401來(lái)說(shuō)，tST最長(zhǎng)的時(shí)間是3ms。從加電到發(fā)射模式過(guò)程中，為了避免開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生干擾和輻射，在上電過(guò)程中TXEN的輸入腳必須保持為低，以便于頻率合成器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)由上電進(jìn)入發(fā)射模式時(shí)，TXEN必須保持1ms以后才可以往從上電到接收模式過(guò)程中，芯片將不會(huì)接收數(shù)據(jù)，DOUT也不會(huì)有數(shù)據(jù)輸出，直到電壓穩(wěn)定達(dá)到2.7V以上，并且至少保持5ms。如果采用外部振蕩器，這個(gè)時(shí)間可以縮短到3ms。在實(shí)際應(yīng)用中，微控制器采用Atmel公司的AT89C52,分別用單片接口芯片采用美信公司的RS232轉(zhuǎn)換芯片MAX3316,完成單片機(jī)和計(jì)算機(jī)RS232接口的電平轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、請(qǐng)求、清除功能。在nRF401芯片使用時(shí)，設(shè)定好工作頻率，進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，通過(guò)單片機(jī)根據(jù)需要進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換控制，發(fā)送/接收數(shù)據(jù)或進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，要注意各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)延。nRF401的通訊速率最高為20kbit/s,發(fā)送數(shù)據(jù)之前需將電路置于發(fā)射模式；接收模式轉(zhuǎn)換為發(fā)射模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少為1ms;可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)；發(fā)射模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少為3ms。在待機(jī)模式時(shí)，電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，電路不接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。待機(jī)模式轉(zhuǎn)換為4ms;待機(jī)模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少為5.0ms。這里給出系統(tǒng)和程序的工作流程圖nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V,32引腳QFN封裝(5由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn)),使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA,工作于接收模式時(shí)的電流為12.5mA,內(nèi)建空2.芯片結(jié)構(gòu)、引腳介紹及工作模式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等模塊，曼徹斯特編1所示。引腳引腳功能123時(shí)鐘輸出4電源電深正端5電源電源地6數(shù)字輸出載波檢測(cè)7顏?zhàn)州敵?教字輸出9電源電源地SPI輸出SPI輸出晶振輸入引腳1模擬輸出晶振輸出引腳2電源電源地電源電源正端電源電深地天線(xiàn)接口1DVDD_1V2低電壓正顏?zhàn)州敵鰊RF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表2。0XX10X110111與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號(hào)處理都在nRF905片內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的SPI接口決定，ShockBurstTM接收模式下，當(dāng)一個(gè)包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包被接收到后，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送2發(fā)送數(shù)據(jù)包；表3:射頻配置寄存器H功率放大器TX寄存器RX寄存器曼徹斯特編碼/解碼電源管理I射頻寄存器的各位的長(zhǎng)度是固定的。然而，在ShockBurstTM收發(fā)過(guò)程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、寄存器中的內(nèi)容保持不變。2.8應(yīng)用電路中中一v計(jì)業(yè)j229pD正H名稱(chēng)位寬91使PLL工作于433或868/915MHz(默認(rèn)值為0)0’-工作于433MHz頻段；1'-工作于868/915MHz頻段2輸出功率(默認(rèn)值為00),1靈敏度也降低1自動(dòng)重發(fā)位，只有當(dāng)TRX_CE和TXEN為高時(shí)才有效3接收地址寬度(默認(rèn)值為100),001'-1byteRX地址；‘100’3發(fā)送地址寬度(默認(rèn)值為100),001'-lbyteTX地址；‘100'-46發(fā)送數(shù)據(jù)寬度(默認(rèn)值為100000)000001'-1byte發(fā)送數(shù)據(jù)寬度；000010'-2byte發(fā)送數(shù)據(jù)寬度；100000'-32byte發(fā)送數(shù)據(jù)寬度6接收數(shù)據(jù)寬度(默認(rèn)值為100000)000001'-1byte接收數(shù)據(jù)寬度；000010'-2byte接收數(shù)據(jù)寬度；100000'-32byte接收數(shù)據(jù)寬度發(fā)送地址標(biāo)識(shí)(默認(rèn)值為E7E7E7E7)2輸出時(shí)鐘頻率(默認(rèn)值為11)00’-4MHz;‘01'-2MHz;‘10'-1MHz13000’-4MHz;001'-8MHz;‘1引腳名稱(chēng)引腳功能描述1數(shù)字輸入使nRF2401工作于接收或發(fā)送狀態(tài)2數(shù)字輸出頻道2接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好3頻道2接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入輸出4數(shù)字輸出頻道2接收數(shù)據(jù)5數(shù)字輸入配置模式的片選端6數(shù)字輸出頻道1接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好7頻道1接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入輸出8頻道1接收發(fā)送數(shù)據(jù)端9電源電源的正數(shù)字輸出電源電源地模擬輸出晶振1模擬輸入晶振2電源輸出給功率放大器提供1.8V的電壓天線(xiàn)天線(xiàn)接口1天線(xiàn)天線(xiàn)接口2時(shí)鐘低躁聲放大器圖1nRF2401功能模塊3.2芯片結(jié)構(gòu)作模式工nRF2401有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機(jī)模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表1101011000XX3.3收發(fā)模式C.微控制器把CE置低，激發(fā)nRF2401進(jìn)行ShockD.這頭必須是8位；ur1保留88618或16位CRC1常用用器件配置1113晶抵頻率2701AVDDAVDDnDR1WDD_PAkMO圖2nRF2401應(yīng)用電路作之一，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到各種電磁干擾，注意調(diào)整電阻、電容和電感的位置，特別要注意電容的nRF2401的PCB一般都是雙層板，底層一般不放置元件，為地層，頂層的空余地方一般都敷上銅，這些容隔開(kāi)，這樣有利于給nRF2401提供穩(wěn)定的電源。在PCB中，盡量多打一些通孔，使頂層和底層的地能夠充nRF401工作速率最高達(dá)20Kbit/s應(yīng)用時(shí)偏低。接口芯片采用美信公司的RS232轉(zhuǎn)換芯片MAX3316,完成單片機(jī)和計(jì)算機(jī)RS232接口的電平轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、請(qǐng)求、清除功能。在nRF401芯片使用時(shí)，設(shè)定好工作頻率，進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，通過(guò)單片機(jī)根據(jù)需要進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換控制，發(fā)送/接收數(shù)據(jù)或進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，要注意各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)延。通信協(xié)議的設(shè)計(jì)nRF401是程序繁雜難以在短時(shí)間內(nèi)調(diào)試好。平時(shí)大多數(shù)情況下應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，由于無(wú)線(xiàn)部分硬件上是不具備自動(dòng)喚醒功能的可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)；發(fā)射模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少為3ms。在待機(jī)模式時(shí)，電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，電路不接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。待機(jī)模式轉(zhuǎn)換為發(fā)射模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間至少為4ms;待機(jī)模式轉(zhuǎn)換為接收模式的轉(zhuǎn)傳輸距離可達(dá)100-200米。nRF2401的靈敏度為-90dBm,工作電壓為1.9V～3.3,工作溫度范圍為一40~C.微控制器把CE置低，激發(fā)nRF2401進(jìn)行ShockBurs3高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；G.所有數(shù)據(jù)移完，nRF2401把DR1置低，此時(shí)，如果CE為高，則等待下一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果CE為低，開(kāi)始接口引腳為CE、DATAA.當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，把CE置高；C.所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進(jìn)行處理(包括字頭、地址和CRC校驗(yàn)碼)。接口引腳為CE、CLK1和DATAD.這頭必須是8位；E.DR引腳沒(méi)用上，所有的地址和CRC校驗(yàn)必須在微控制器內(nèi)部進(jìn)行。nRF2401通過(guò)ShockBurstTM收發(fā)模式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)可靠度高?？偨Y(jié)：nRF401電路焊接多、程序繁雜，調(diào)試不好實(shí)現(xiàn)，發(fā)送頻率低，頻道轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，容易丟數(shù)據(jù)包，出射頻寄存器自動(dòng)開(kāi)啟；數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼);發(fā)送數(shù)據(jù)包；當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置的所有優(yōu)越性的無(wú)線(xiàn)數(shù)字收發(fā)性能，且使我們的系統(tǒng)調(diào)試更加快速。也是與整個(gè)系統(tǒng)匹接發(fā)送模式和直接接收模式是優(yōu)于其它模塊的特色。所以最終選擇nRF2401。結(jié)果也證明了nRF2401確實(shí)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)字收發(fā)的可靠選擇。1、硬件控制系統(tǒng)PS/2電腦鍵盤(pán)因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)需要控制的鍵許多。十六個(gè)通道，兩個(gè)電機(jī)控制，發(fā)送數(shù)據(jù)等控制鍵很多，所以不用單鍵及小鍵盤(pán)，通過(guò)鍵盤(pán)編碼傳給89S52單片機(jī)，然后89S52與89C2051經(jīng)過(guò)Max232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)串行通Male公的Female母的5腳DIN(AT/XT)1-時(shí)鐘2-數(shù)據(jù)3-未用，保留(Plug)插頭(Socket)插座Male公的Femate母的電子4-數(shù)據(jù)2-未用，保留3-電源地(P1ug)插頭(Socket)插座5-時(shí)鐘6-未用，保留圖1PS/2接口的mini-DIN連接器2、微控制系統(tǒng)單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通信22o4o78678999o19oo0078選擇89S52是因?yàn)樗赏ㄟ^(guò)Max232與電腦通信可觀測(cè)單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以對(duì)設(shè)計(jì)串行通信發(fā)送的數(shù)據(jù)分析和改進(jìn)程序。就是因?yàn)?9S52這些功能才使整個(gè)系統(tǒng)可以應(yīng)用PS/2電腦鍵盤(pán)。利用兩個(gè)單片機(jī)是因?yàn)閮蓚€(gè)CPU可以提高工作效率。另外NRF2401的工作電壓小于單片機(jī)的工作電壓而89C2051可低電壓工作。所以用89C2051實(shí)現(xiàn)微控制對(duì)NRF2401控制及傳送數(shù)據(jù)。同時(shí)也降低了功耗，串行通信的程序中有校驗(yàn)程序，從而避免了錯(cuò)碼，使NRF2401發(fā)送的數(shù)據(jù)完全正確。只有無(wú)錯(cuò)碼才能達(dá)到無(wú)線(xiàn)遙控的操作正確，這樣才能提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。1234567C1-46言172C2-351FFkkLpr22mH22mH銀F122利用89C2051對(duì)NRF2401傳送數(shù)據(jù)和對(duì)NRF2401寄存器配置，以及對(duì)NRF2401的控制。從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)字發(fā)射4、無(wú)線(xiàn)數(shù)字接受系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)相似用NRF2401接受數(shù)據(jù)包傳給89C2051,再由89C2051與89S52串行通信傳遞數(shù)據(jù)，經(jīng)89S52解碼后選擇相應(yīng)通道。顯示顯示工作單片機(jī)5通道顯示系統(tǒng)顯示用大型號(hào)發(fā)光二極管顯示。6攝相頭采集系統(tǒng)89S52控制信號(hào)攝相頭采集大電視監(jiān)控圖像顯示電視監(jiān)控圖像顯示發(fā)射N(xiāo)RF2401數(shù)字收發(fā)模塊鍵盤(pán)89S52單片機(jī)串行口通信8時(shí)鐘顯示系統(tǒng)無(wú)論工作在什么地方都需要有時(shí)間顯示，在本系統(tǒng)中電子鐘是本系統(tǒng)的輔助單元?？梢允拐麄€(gè)大的系統(tǒng)更有合理的應(yīng)用價(jià)值。為操作者提供舒適環(huán)境。本系統(tǒng)用單片機(jī)控制，七位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示有74LS04,74LS07進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，且可調(diào)時(shí)等功能。9收電視監(jiān)控圖像顯示發(fā)射鍵盤(pán)片機(jī)通信NRF2401接受部分接收NRF2401數(shù)字收發(fā)