鐘其良基于nrf2401模塊的無線溫度監測系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 出的地址鎖住成為A0―A7，再配合端口2所送出的A8―A15合成一個完整的16位地址總線，而定位地址到64K的外部存儲器空間。PORT1(―)：端口1也是具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，若將端口1的輸出設為高電平，使是由此端口來輸入數據。如果是使用8052或是8032的話，而P。1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發引腳。PORT2(―)：端口2是具有內部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，同樣地，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴充外接程序存儲器或數據存儲器時，也提供地址總線的高字節A8―A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。PORT3（―）：端口3也具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。其引腳分配如下：：RXD,串行通信輸入。：TXD,串行通信輸出。：INT0,外部中斷0輸入。：INT1,外部中斷1輸入。：T0，計時計數器0輸入。：T1，計時計數器1輸入。：WR,外部數據存儲器的寫入信號。：RD,外部數據存儲器的讀取信號。 單片機控制模塊單片機控制模塊由AT89S52最小系統組成，其中包括單片機，晶振電路和復位電路。（1）、晶振電路晶振電路由兩個30pF電容和一個12MHz晶體振蕩器構成，接入單片機的XX2引腳。（2）、復位電路單片復位端低電平有效。： 單片機最小系統 nRF24L01無線模塊 nRF24L01芯片概述nRF24L01是一款新型單片射頻收發器件, GHz～ GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發射時，工作電流也只有9 mA。接收時， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節能設計更方便。 nRF24L01主要特性如下： GFSK調制； 硬件集成OSI鏈路層； 具有自動應答和自動再發射功能； 片內自動生成報頭和CRC校驗碼；數據傳輸率為l Mb/s或2Mb/s；SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s；125個頻道； 與其他nRF24系列射頻器件相兼容； QFN20引腳4 mm4 mm封裝； V～ V。 引腳功能及描述nRF24L01的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： nRF24L01封裝圖CE：使能發射或接收。 CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引腳端，微處理器可通過此引腳配置nRF24L01： IRQ：中斷標志位；VDD：電源輸入端； VSS：電源地；XC2，XC1：晶體振蕩器引腳。 VDD_PA：為功率放大器供電， V； ANT1,ANT2：天線接口；IREF：參考電流輸入。 工作模式通過配置寄存器可將nRF241L01配置為發射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表所示。 待機模式1主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的；待機模式2則是在當FIFO寄存器為空且CE=1時進入此模式；待機模式下，所有配置字仍然保留。 在掉電模式下電流損耗最小，同時nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。表1：nRF24L01四種工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態接收模式111發射模式101數據在TXFIFO寄存器中發射模式101→0停留在發送模式，直至數據發送完待機模式2101TXFIFO為空待機模式110無數據傳輸掉電0 工作原理發射數據時，首先將nRF24L01配置為發射模式：接著把接收節點地址TX_ADDR和有效數據TX_PLD按照時序由SPI口寫入nRF24L01緩存區，TX_PLD必須在CSN為低時連續寫入，而TX_ADDR在發射時寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發射數據。若自動應答開啟，那么nRF24L01在發射數據后立即進入接收模式，接收應答信號（自動應答接收地址應該與接收節點地址TX_ADDR一致）。如果收到應答，則認為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TXFIFO中清除。若未收到應答，則自動重新發射該數據(自動重發已開啟)，若重發次數(ARC)達到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中數據保留以便在次重發。MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產生中斷，通知MCU。最后發射成功時,若CE為低則nRF24L01進入空閑模式1。若發送堆棧中有數據且CE為高，則進入下一次發射。若發送堆棧中無數據且CE為高，則進入空閑模式2。 接收數據時,首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進入接收狀態等待數據的到來。當接收方檢測到有效的地址和CRC時，就將數據包存儲在RXFIFO中，同時中斷標志位RX_DR置高，IRQ變低，產生中斷，通知MCU去取數據。若此時自動應答開啟，接收方則同時進入發射狀態回傳應答信號。最后接收成功時，若CE變低，則nRF24L01進入空閑模式1。 在寫寄存器之前一定要進入待機模式或掉電模式。如下圖，給出SPI操作及時序圖： SPI讀操作 SPI 寫操作 配置字SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10 Mb/s，傳輸時先傳送低位字節，再傳送高位字節。但針對單個字節而言，要先送高位再送低位。與SPI相關的指令共有8個，使用時這些控制指令由nRF24L01的MOSI輸入。相應的狀態和數據信息是從MISO輸出給MCU。 nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過SPI口訪問。nRF24L01 的配置寄存器共有25個，常用的配置寄存器如表2所示。 表2：常用配置寄存器地址（H）寄存器名稱功能00CONFIG設置24L01工作模式01EN_AA設置接收通道及自動應答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW設置地址寬度04SETUP_RETR設置自動重發數據時間和次數07STATUS狀態寄存器，用來判定工作狀態0A~0FRX_ADDR_P0~P5設置接收通道地址10TX_ADDR設置接收接點地址11~16RX_PW_P0~P5設置接收通道的有效數據寬度 nRF24L01模塊原理圖nRF24L01單端匹配網絡：晶振，偏置電阻，去耦電容。 nRF24L01單端50Ω射頻輸出電路原理圖 溫度傳感器 DS18B20DALLAS最新單線數字溫度傳感器DS18B20簡介新的一線器件體積更小、適用電壓更寬、更經濟 Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統的構建引入全新概念。DS18B DS1822 一線總線數字化溫度傳感器 同DS1820一樣，DS18B20也 支持一線總線接口，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在10~+85176。C范圍內,精度為177。176。C。DS1822的精度較差為177。 2176。C 。現場溫度直接以一線總線的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。 DS18B20管腳配置和內部結構： DS18B20引腳及封裝引腳定義： (1)DQ為單數據總線，是數字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 內部結構： DS18B20內部結構圖（1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位