畢業(yè)設計論文_無線接收設計.doc

通信電子線路課程設計課程設計 題 目： 基于nrf905的無線接收系統設計學院名稱 ： 電氣工程學院班 級 ： 本09通信工程02班學 號 ： 20094400229 學生姓名 ： 余衡 指導老師 ： 黃智偉教授 教研室主任 ： 王彥 二零一二年五月基于nrf905無線數據接收摘要現代工業(yè)對于無線數據的采集顯得越發(fā)重要,本系統主要以單片機最小系統為控制核心，結合無線模塊完成的無線收發(fā)系統的設計。本系統是通過無線模塊nrf905接收發(fā)射器發(fā)出的信號，并將其傳入單片機，在單片機內部經過轉換并將接收的數據在數碼管上顯示出來。nrf905是nordic vlsi公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9 v3.6 v，工作于433mhz、868mhz、915mhz 3個ism頻段，頻道轉換時間小于650s，最大數據速率為100 kbit/s。nrf905由頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和gfsk調制器組成。nrf905適用于遙感、遙測、無線抄表、工業(yè)數據采集以及家庭自動化等領域。關鍵詞：單片機 溫度 nrf905無線模塊 接收 數碼管 abstractmodern industry for wireless data collection is becoming more and more important, this system mainly on the single chip computer control system for minimum core, combining wireless module complete wireless transceiver system design. the system is through the wireless module nrf905 receiving emitter signal, and will be introduced into the single chip microcomputer, the microcontroller internal by transfer and will receive data in digital tube displayed. nrf905 nordic vlsi is out with single piece of rf transceiver, working voltage of 1.9 v-3.6 v, work in 433 mhz, 868 mhz, 915 mhz 3 ism band, channel the conversion time less than 650 s, maximum data rate for 100 kbit/s. nrf905 by frequency synthesizer, receiving modem, power amplifiers, crystal oscillator and gfsk modulator composition. nrf905 used in remote sensing, remote sensing, wireless meter reading, industrial data acquisition and home automation 。key words: single chip microcomputer temperature nrf905 wireless module receiving digital tube 目錄1系統方案設計及論證51.1設計任務與要求51.2設計分析51.3 各模塊方案論證51.3.1 控制器模塊51.3.2 顯示模塊61.3.3 無線接收模塊62系統原理分析和單元單元設計62.1 nrf905芯片62.1.1 nrf905芯片結構62.1.3 nrf905芯片工作方式82.2 接口電路管腳及說明92.2.1 接口電路管腳92.2.2管腳相關參數102.3.4 模塊引腳和電氣參數說明112.3.2 shockburst 模式132.3.4 shockburst rx 接收流程132.3.5 節(jié)能模式142.4配置nrf905模塊142.4.1 spi接口寄存器配置142.4.2 spi 指令設置152.4.3 spi 時序172.4.4 nrf905配置寄存器173 stc89c52的介紹204 系統整體結構電路圖224.1 系統原理圖224.2 系統pcb圖235 軟件設計分析237 心得體會25參考文獻:25附錄：26附錄1：元器件清單26附錄2：程序清單27附錄3：任務書331系統方案設計及論證1.1 設計任務與要求設計一個由單片機控制的無線接收電路：輸入信號為傳感器、電壓、電流、開關等形式，輸出控制信號為模擬電壓或者數字信號，控制對象可以是電機（直流電機，步進電機）、開關、顯示器等，信號傳輸采用無線模塊，微控制器采用單片機。1.2設計分析要成功實現設計任務與要求，系統必須具備以下功能模塊：單片機控制器、無線接收模塊、顯示模塊。本系統由無線接收模塊接收通過發(fā)射系統傳過來的數據，通過單片機采集分析數據，然后送到數碼管上顯示。整體系統框圖如下：數碼管顯示單片機控制無線接收模塊nrf905顯示數據檢測信號圖1.1 整體系統框圖1.3 各模塊方案論證 1.3.1 控制器模塊方案一：采用fpga作為主控制器。fpga內部具有獨立的i/o 接口和邏輯單元，使用靈活，適用性強，且相對單片機來說，還有速度快，外圍電路較少，集成度高的特點，因此特別適用于復雜邏輯電路設計。但是fpga的成本偏高，算術運算能力不強，而且由于本設計對輸出處理的速度要求不高，所以fpga高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現。方案二：采用arm7tdmi-s微控制器lpc2148。32位的lpc2148工作電壓為3.3v，典型工作電流為53ma，工作頻率可高達60mhz，具有45個可承受5v電壓的i/o口，內置寬范圍的串行通信接口，采用3級流水線工作模式，具有掉電和空閑兩種低功耗工作模式。方案三：采用stc89c52rc單片機作為主控制器，其有40個引腳，32個獨立的i/o 口，二個外部中斷，三個定時/計數器，雖然相對fpga來說在功能和速度上有點差異， 但單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、可用軟件較簡單的實現各種算法和邏輯控制，并且由于其成本低、體積小、技術成熟和功耗小等優(yōu)點，開發(fā)過程中可以利用的資源和工具豐富。針對本設計對處理器要求不高，根據經濟節(jié)約的原則，系統擬采用方案三，使用stc89c52rc單片機作為本系統的主控制器。1.3.2 顯示模塊方案一：使用數碼管進行顯示，按鍵用于切換顯示?？刹捎弥芰⒐旧a的zlg7290芯片來配合控制器對數碼管和按鍵進行控制，該芯片具有i2c 串行接口，只需占用控制器3個管腳，便可方便地控制數碼管顯示和檢測按鍵。 方案二：用12864液晶，12864液晶能同時顯示64個字符或32個漢字，工作電壓為5v,顯示內容多，操作方便，顯示清晰,不需額外電路。方案選擇：由于不需要顯示漢字，只需要顯示數字，綜合考慮選擇方案一 1.3.3 無線接收模塊方案一：單片無線收發(fā)器芯片nrf905 。工作電壓為1. 93. 6 v ,工作于433/ 868/ 915 mhz 三個ism頻道, 最大數據速率為100 kb/ s。芯片內部集成了頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器。其主要特點是能夠自動處理報頭和crc 冗余校驗,而且可以直接通過spi 接口來進行軟件配置。此外,其功耗非常低,以- 10 dbm的輸出功率發(fā)射時電流只有11 ma ,工作于接收模式時的電流為12. 5 ma ,并內建有空閑模式與關機模式,易于實現節(jié)能。方案二：使用nrf24l01無線收發(fā)模塊。其工作頻段為2.4ghz，最高工作速率為2mbps，最遠傳輸距離為100m，低功耗1.9v3.6v工作，待機模式下為22a，可通過spi接口方便地與控制器相連。方案三：采用apc220-43無線串口收發(fā)模塊。該模塊是高度集成半雙工微功率無線數據傳輸模塊，其嵌入高速單片機和高性能射頻芯片。創(chuàng)新的采用高效的循環(huán)交織糾檢錯編碼，抗干擾和靈敏度都大大提高，最大可以糾24bits連續(xù)突發(fā)錯誤，支持在線編程，3.36v寬電壓范圍工作。綜合考慮，本系統采用高速低耗收發(fā)模塊nrf905,故采用方案一。2系統原理分析和單元單元設計2.1 nrf905芯片2.1.1 nrf905芯片結構mosi/miso是發(fā)射接收數據的通道；trx_ce，tx_en是收發(fā)通道的控制端；pwr_up是工作模式控制端；csn、sck為串行接口控制端；cd是接收模式下載波監(jiān)測信號輸出端；am是接收到正確的數據包地址后芯片指示信號的輸出端；dr是發(fā)射完一個數據包后芯片指示信號的輸出端；upclk是芯片提供的一個可設置的時鐘源信號輸出端；ant1和ant2用于天線部分；xc1和xc2外接電路構成了晶體振蕩電路。nrf905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器、通信協議控制等模塊，曼徹斯特編碼/解碼由片內硬件完成，無需用戶對數據進行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便?？勺詣犹幚碜诸^和（循環(huán)冗余碼校驗），使用接口與微控制器通信，配置非常方便。由于nrf905采用抗干擾能力強的高斯頻移鍵控（gfsk）調制方式，抗干擾能力強，能很好的減少噪聲環(huán)境對系統性能的干擾。其芯片框架及引腳封裝如下圖所示: 圖2.1.1rnf905芯片框架圖 圖2.1.2 nrf905芯片引腳封裝形式2.1.2 nrf905芯片工作特點 芯片有如下特點：工作頻率可通過軟件配置，設置在433/868/915mhz三個頻段，免許可證使用，最大傳輸速率100kb/s高效gpsk調制，抗干擾性強可適合許多工業(yè)控制場合；125個頻道選擇，滿足多點通信和調頻通信的需要；內置硬件crc校驗檢錯和點對點通信地址控制；1.9v3.6v低功耗工作，待機模式下靜態(tài)電流僅為2.5ua收發(fā)模式切換時間短，小于650us,芯片可通過軟件設置地址，可直接和各種單片機連接實用，軟件編程非常方便。2.1.3 nrf905芯片工作方式 nrf905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是 接收模式和 發(fā)送模式，兩種節(jié)能模式分別是關 機模式和空閑模式。nrf905的工作模式由trx_ce、tx_en和pwr_up三個引腳決定 芯片的工作以及節(jié)能模式 pwr_up trx_ce tx_en工作及節(jié)能模式 0 x x 關機模式 1 0 x 空閑模式 1 1 0 射頻接收模式 1 1 1 射頻發(fā)射模式 圖芯片工作模式 由于nrf905具有shockbursttm功能，使得nrf905不需要使用昂貴的高速微控制處理器（mcu）對數據處理時鐘恢復，也能達到較高的數據率。通過在芯片上將所有的高速信號處理變?yōu)樯漕l通信協議，nrf905芯片提供了一個具有微控制器能力的spi接口，數據率由具有微控制器功能的接口速率自行設定。收發(fā)電路的數字部分是一個低速率電路，而收發(fā)電路的射頻鏈接卻是一個處于最高速率的電路，整個電路要通過變速才能解決速率上的差異。nrf905芯片的shockbursttm模式減少了在這一過程中的平均電流消耗。在shockbursttmrx模式中，當一個有效地址的數據包被接收時，能夠通過am和dr兩個信號外送給mcu。在shockbursttmtx模式中，nrf905芯片自動地完成報頭的生成和crc校驗，當發(fā)送過程完成后，能夠通過dr信號外送給mcu，發(fā)送工作已經完成。這樣可以降低mcu對內存的要求，使得mcu實現了低成本，同時也縮短了軟件的開發(fā)周期。 2.2 接口電路管腳及說明2.2.1 接口電路管腳 圖2.2.1 nrf與單片機接口注：因為單片機提供5v電壓，超過nrf905工作電壓，需要用穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓2.2.2管腳相關參數 圖2.2.2管腳相關參數2.2.3 管腳說明(1) vcc 腳接電壓范圍為3.3v3.6v 之間，不能在這個區(qū)間之外，超過3.6v 將會燒毀模塊。推薦電壓3.3v 左右。(2)除電源vcc 和接地端，其余腳都可以直接和普通的5v 單片機io 口直接相連，無需電平轉換。當然對3v 左右的單片機更加適用。(3)硬件上沒有spi 的單片機，可以用普通單片機io 口模擬spi，不需要單片機spi 模塊介入，只需添加代碼模擬spi 時序即可。(4) 13 腳、14 腳為接地腳,需要和母板的邏輯地連接起來(5)排針間距為100mil,標準dip 插針。(6)與51 系列單片機p0 口連接時候，需要加10k 的上拉電阻,與其余口連接不需要。(7)其他系列的單片機，如果是5v 的，請參考該系列單片機io 口輸出電流大小，如果超過10ma，需要串聯電阻分壓，否則容易燒毀模塊!如果是3.3v 的，可以直接和rf905 模塊的io 口線連接。2.3.4 模塊引腳和電氣參數說明nrf905 模塊使用nordic 公司的nrf905 芯片開發(fā)而成。 圖nrf905模塊實物圖 nrf905 單片無線收發(fā)器工作在433/868/915mhz 的ism 頻段由一個完全集成的頻率。調制器一個帶解調器的接收器一個功率放大器一個晶體震蕩器和一個調節(jié)器組成shockburst 工作模式的特點是自動產生前導碼和crc 可以很容易通過spi 接口進行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為10dbm 時發(fā)射電流為30ma 接收電流為12.5ma.進入powerdown 模式可以很容易實現節(jié)電。 表模塊參考性能 表模塊參考數據 2.3nrf905 工作方式2.3.1 nrf905工作方式簡介nrf905一共有四種工作模式, 其中有兩種活動rx/tx 模式和兩種節(jié)電模式?；顒幽Ｊ絪hockburst rx shockburst tx節(jié)電模式掉電 和 spi編程standby 和 spi編程 圖2.3.1nrf905工作方式2.3.2 shockburst 模式shockbursttm收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區(qū)，數據低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數據發(fā)射速率。與射頻協議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數據在空中停留時間短，抗干擾性高。shockbursttm技術同時也減小了整個系統的平均工作電流。在shockbursttm收發(fā)模式下， rf905自動處理字頭和crc校驗碼。在接收數據時，自動把字頭和crc校驗碼移去。在發(fā)送數據時，自動加上字頭和crc校驗碼，當發(fā)送過程完成后，dr引腳通知微處理器數據發(fā)射完畢。2.3.3 shockburst tx 發(fā)送流程典型的rf905發(fā)送流程分以下幾步：a. 當微控制器有數據要發(fā)送時，通過spi接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數據送傳給rf905，spi接口的速率在通信協議和器件配置時確定；b. 微控制器置高trx_ce和tx_en，激發(fā)rf905的shockbursttm發(fā)送模式；c. rf905的shockbursttm發(fā)送：(1) 射頻寄存器自動開啟；(2) 數據打包(加字頭和crc校驗碼)；(3) 發(fā)送數據包；(4) 當數據發(fā)送完成，數據準備好引腳被置高；d. auto_retran被置高，rf905不斷重發(fā)，直到trx_ce被置低；e. 當trx_ce被置低，rf905發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。 注意：shockbursttm工作模式保證，一旦發(fā)送數據的過程開始，無論trx_en和tx_en引腳是高或低，發(fā)送過程都會被處理完。只有在前一個數據包被發(fā)送完畢，rf905才能接受下一個發(fā)送數據包。2.3.4 shockburst rx 接收流程接收流程a. 當trx_ce為高、tx_en為低時，rf905進入shockbursttm接收模式；b. 650us后，rf905不斷監(jiān)測，等待接收數據；c. 當rf905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高；d. 當接收到一個相匹配的地址，am引腳被置高；e. 當一個正確的數據包接收完畢， rf905自動移去字頭、地址和crc校驗位，然后把dr引腳置高f. 微控制器把trx_ce置低，nrf905進入空閑模式；g. 微控制器通過spi口，以一定的速率把數據移到微控制器內；h. 當所有的數據接收完畢，nrf905把dr引腳和am引腳置低；i. nrf905此時可以進入shockbursttm接收模式、shockbursttm發(fā)送模式或關機模式。當正在接收一個數據包時，trx_ce或tx_en引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，rf905立即把其工作模式改變，數據包則丟失。當微處理器接到am引腳的信號之后， 其就知道rf905正在接收數據包，其可以決定是讓rf905繼續(xù)接收該數據包還是進入另一個工作模式。2.3.5 節(jié)能模式rf905的節(jié)能模式包括關機模式和節(jié)能模式。在關機模式，rf905的工作電流最小，一般為2.5ua。進入關機模式后，rf905保持配置字中的內容，但不會接收或發(fā)送任何數據。 空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動時間也比較短。在空閑模式下，rf905內部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 2.4配置nrf905模塊所有配置字都是通過spi接口送給rf905。sip接口的工作方式可通過spi指令進行設置。當rf905處于空閑模式或關機模式時，spi接口可以保持在工作狀態(tài)。2.4.1 spi接口寄存器配置spi接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數據寄存器和接收數據寄存器5個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數據準備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和數據的字節(jié)數；發(fā)送數據寄存器包含待發(fā)送的數據包的信息，如字節(jié)數等；接收數據寄存器包含要接收的數據的字節(jié)數等信息。spi 接口由5 個內部寄存器組成執(zhí)行寄存器的回讀模式來確認寄存器的內容spi 接口和5 個內部寄存器狀態(tài)寄存器status-register寄存器包含數據就緒dr 和地址匹配am 狀態(tài)rf配置寄存器rf-configuration register寄存器包含收發(fā)器的頻率,輸出功率等配置信息發(fā)送地址tx-address寄存器包含目標器件地址字節(jié)長度由配置寄存器設置發(fā)送有效數據tx-payload寄存器包含發(fā)送的有效shockburst數據包數據字節(jié)長度由配置寄存器設置接收效數據tx-payload。 spi 接口和5 個內部寄存器 圖 2.4.1 spi寄存器 寄存器包含接收到的有效shockburst 數據包數據字節(jié)長度由配置寄存器設置在寄存器中的有效數據由數據準備就緒dr 指示2.4.2 spi 指令設置當csn 為低時, spi接口開始等待一條指令。任何一條新指令均由csn 的由高到低的轉換開始。用于spi 接口的有用命令見下表： spi 串行接口指令設置 表 2.4.2 spi 串行接口指令2.4.3 spi 時序 圖 spi 讀操作 圖 spi 寫操作2.4.4 nrf905配置寄存器 表 nrf905配置寄存器內容 注意：射頻寄存器的各位的長度是固定的。然而，在shockbursttm收發(fā)過程中，tx_payload、rx_payload、tx_address和rx_address 4個寄存器使用字節(jié)數由配置字決定。rf905進入關機模式或空閑模式時，寄存器中的內容保持不變。3 stc89c52的介紹 stc89c52是一款低功耗、高性能cmos的8位微控制器，芯片采用atmel 公司的高密度、非易失性存儲器技術制造，兼容標準的mcs-51指令系統及8051引腳結構。stc89c52具有：8kb flash，256字節(jié)ram，32 位雙向i/o 口線，看門狗（wdt）定時器，2個數據指針，2個16位可編程定時器/計數器，1個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內時鐘振蕩器。另外，stc89c52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。空閑模式下，cpu暫停工作，允許ram、定時器/計數器、串口、中斷系統繼續(xù)工作。掉電保護模式下凍結振蕩器但保存ram中的數據，單片機部分停止工作，直到下一個中斷或硬件復位為止。stc89c52的工作電壓是4.55.5v，時鐘頻率可以在033mhz范圍內選擇，采用pdip、tqfp和plcc三種封裝形式。實習采用較易焊接的pdip封裝形式，封裝引腳分布和外形見圖3.1。外形的封裝尺寸物理參數見表1.1.1。圖3.1 stc89c52的pdip-40封裝表3.1 stc89c52 pdip封裝尺寸（mm） 符號最小值最大值符號最小值最大值a-4.826b11.0411.651a10.381-l3.0483.556d52.07052.578c0.2030.381e15.24015.875eb15.49417.526e113.46213.970e2.540典型值b0.3560.559 采用pdip封裝的at89s52有40個引腳，下面就對各個引腳的功能進行詳細介紹。vcc：電源gnd：地p0.0p0.7：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳端用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，p0具有內部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1.0p1.7：p1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅動4個ttl 邏輯電平。對p1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳端由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（p1.0/t2）和時器/計數器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如表1.2所示。在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。 表3.2 p1 口引腳端第二功能引腳端第二功能p1.0t2（定時器/計數器t2的外部計數輸入），時鐘輸出p1.1t2ex（定時器/計數器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）p1.5mosi（在系統編程用）p1.6miso（在系統編程用）p1.7sck（在系統編程用）p2.0p2.7：p2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2 輸出緩沖器能驅動4個ttl 邏輯電平。對p2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執(zhí)行movx dptr）時，p2口送出高八位地址。在這種應用中，p2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問外部數據存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3.0p3.7：p3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，如表1.3所示。在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。表3.3 p3口的第二功能引腳端第二功能p3.0rxd（串行輸入）p3.1txd（串行輸出）p3.2 (外部中斷0)p3.3 (外部中斷1)p3.4t0（定時器0外部輸入）p3.5t1（定時器1外部輸入）p3.6 (外部數據存儲器寫選通)p3.7 (外部數據存儲器寫選通)rst：復位輸入。晶振工作時，rst腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，rst腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr(地址8eh)上的disrto位可以使此功能無效。disrto默認狀態(tài)下，復位高電平有效。：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（prog）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ale脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8eh的sfr的第0位置“1”，ale操作將無效。這一位置“1”，ale僅在執(zhí)行movx或movc指令時有效。否則，ale將被微弱拉高。這個ale使能標志位（地址為8eh的sfr的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當at89s52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，將不被激活。：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h 到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，必須接gnd。為了執(zhí)行內部程序指令，應該接vcc。在flash編程期間，也接收12伏vpp電壓。xtal1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。4 系統整體結構電路圖4.1 系統原理圖 圖4.1系統原理圖4.2 系統pcb圖圖4.2系統pcb圖5 軟件設計分析系統的功能主要靠軟件實現，所以軟件的設計是重中之重。無線數據傳輸是雙機工作的，所以需要寫主從機的程序。主機的功能是接收從機發(fā)送來的溫度數據，然后將其轉換成能夠顯示的顯示數據并送給數碼管顯示。下圖為軟件設計流程圖開始初始化nrf905檢測無線信息接收到有效地地址和數據包數據處理并顯示溫度否是 5.1 軟件設計流程圖6 調試首次進行調試時，不能接收到正確溫度并顯示，經過反復修改程序，最終能夠正確顯示發(fā)送端傳來的溫度數據，并且通過改變發(fā)送端的溫度，明顯可以看到接收端和發(fā)送端同步發(fā)生變化。下表為溫度發(fā)送端與接收端數據變化表 表5.1實時溫度測試表測試次數發(fā)送端端溫度（）接收端溫度（）溫度差128.428.40230.330.20.1331.731.70432.532.30.2535.735.80.1 7 心得體會通過這次課程設計，我了解到nrf905芯片的結構以及各引腳功能，并運用它實現無線射頻接收器電路的設計，同時由于需要和同學做的發(fā)射器匹配，所以在設計中免不了要跟同學加深交流，同時也明白了團隊的重要性。另外我也很好的復習了單片機的知識。由于有了上個學期課程設計的經驗，應該來說這一次我們做設計的時候還是比較有針對性，最起碼知道從何下手。通過去圖書館和上網，查找了大量的資料。由于詳細的pdf都是英文資料，所有花了相當多的時間去翻譯和整理論文，這也進一步檢驗和鞏固了自己的專業(yè)英語知識。同時作為09級通信工程專業(yè)的學生，通過各種途徑查找資料、綜合分析得出適用的設計思想、設計電路也是我們必須要掌握的一項技能。通過實物的制作，測試和調試這系列的過程，不是那么簡單就能一次性完成的，其中出現的一些問題如虛焊導致測試的不穩(wěn)定，程序的不正確編寫導致調試時無法正確顯示，都需要極大的耐心和細心去糾正。不過很欣慰的是，能及時得到有實驗班同學的指導與幫助，讓自己能夠克服困難完成這次課程設計通過本次課程設計，我也發(fā)現自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經驗還是比較缺乏，理論聯系實際的能力還急需提高，我相信只要自己去做，就會有提高。 參考文獻:1、 黃智偉.射頻集成電路芯片原理與應用電路設計m.北京:電子工業(yè)出版社. 2004年3月2、 黃智偉.無線發(fā)射與接收電路設計m.北京:北京航空航天大學出版社.2004年5月3、 黃智偉.無線數字收發(fā)電路設計m.北京:電子工業(yè)出版社.2004年4、 黃智偉.全國大學生電子設計競賽制作實訓m.北京：北京航空航天大學出版社，2006.5、 射頻電路設計黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，2006年6、 rf905開發(fā)文檔eb/ol. /，2007.附錄：附錄1：元器件清單元器件數值或型號個數單片機芯片stc89c522溫度傳感器ds18b201四位數碼管共陽1晶振12mhz1電容10uf，30pf3按鍵3電阻1k，4k，10k,4708無線接收模塊nrf9051蜂鳴器1穩(wěn)壓芯片asm1117-3.31led燈1電源開關6腳1排針若干三極管90124數碼管驅動芯片mc74hc573an1二極管4 表附-1元器件清單附錄2：程序清單 #include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit wei1 =p24;sbit wei2 = p25;sbit wei3=p26;sbit wei4=p27;uchar code table=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0, /不帶小數點的數碼管編碼表0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e;uchar code table1=0 x40,0 x79,0 x24,0 x30, /帶小數點的數碼管編碼表0 x19,0 x12,0 x02,0 x78,0 x00,0 x10,0 x08,0 x03,0 x46,0 x21,0 x06,0 x0e/*,0 x3f,0 x7f*/;unsigned char code ditab16 = 0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04, 0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;unsigned char data temp_data2 = 0 x00,0 x00 ;unsigned char data display5 = 0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00 ;/*-ptr8000.h無線發(fā)射nrf905模塊using for play rf unit ptr8000-*/sbit ptr_en=p10;/1為發(fā)射模式，0為接收模式sbit ptr_ce=p15;/使能發(fā)射、接收模式sbit ptr_pwr=p11;/上電掉電模式sbit ptr_cd=p12;/載波檢測輸出檢測到頻率匹配的載波就變1）sbit ptr_am=p16;/地址匹配輸出 地址匹配就變1這三個標志位只對取出數據進行標志sbit ptr_dr=p13;/數據就緒輸出數據就緒就變1） 注意，所有動作完成后，三個1都被拉低了sbit ptr_miso=p17;/spi的輸入口 注意，sck低時在miso上準備數據，sck高時把數據讀出sbit ptr_mosi=p14;/spi的輸出口 注意，sck低時先把數據放到mosi上，sck高時再送出去sbit ptr_sck=p33;/spi的時鐘口 注意，i/o數據都是在上升沿讀出/寫入的數據都是先高后低sbit ptr_csn=p32;/spi的數據使能口 注意，spi的數據出入都是在csn的低電平動作的uchar tdat=0 xf0,0 x0f;/要發(fā)送的3字節(jié)數據uchar rdat=0 x00,0 x00;/要接收的3字節(jié)數據uchar config10=0 x4c,0 x00,0 x11,0 x02,0 x02,0 xaa,0 xab,0 xac,0 xad,0 x58;/* 名稱 : delay()* 功能 : 延時,延時時間大概為140us。* 輸入 : 無* 輸出 : 無*/void delay11()int i,j;for(i=0; i=10; i+)for(j=0; j=2; j+);/*1:工作頻率430mhz2:-10dbm，433mhz頻段，正常功耗，不重發(fā)數據3:發(fā)射/接收地址寬度均為1字節(jié)，1字節(jié)地址可放8字節(jié)數據4:接收數據寬度3字節(jié)5:發(fā)送數據寬度3字節(jié)6,7,8,9:4字節(jié)的地址，地址可隨便定義，但一定要保證收發(fā)端的地址一致10:8位crc校驗，外接16mhz晶振，無時鐘輸出 */ void settxmode(void) uint i; ptr_en=1; ptr_ce=0; for(i=0;i255;i+); / void setrxmode(void) uint i; ptr_en=0; ptr_ce=1; for(i=0;i255;i+); void spi_wr(uchar dat)/sck低時先把數據放到mosi上，sck高時再送出去uchar i,d=0;/記得一定要把數據清0，不然會頭疼的for(i=0;i(7-i)&0 x01;/發(fā)送最高位ptr_mosi=d;ptr_sck=1;/for(j=0;j200;j+);/若用高速mcu，在此加上延時函數，1ms即可ptr_sck=0;uchar spi_re(void)/sck低時在miso上準備數據，sck高時把數據讀出uchar i,d=0,dat=0;/記得清0！ptr_sck=0;for(i=0;i8;i+)ptr_sck=1;/置高，讀取數據d=ptr_miso; d=d(7-i);/發(fā)送最高位dat=dat|d;ptr_sck=0;/準備下一次讀取的數據/若用高速mcu，在此加上延時函數，1ms即可return dat;void ptr_init(void)/初始化配置，想改的話參照一下資料uchar i;ptr_csn=1;ptr_sck=0;/spi控制引腳的安全狀態(tài)ptr_pwr=1;ptr_ce=0;ptr_en=0;/配置為待機模式ptr_csn=0;/注意，csn拉低時可以連續(xù)寫指令，寫到其被拉高為止spi_wr(0 x00);/寫配置寄存器的指令，資料上提都不提，他奶奶的for(i=0;i10;i+)spi_wr(configi);/想什么配置去資料上對照ptr_csn=1;/拉高以保證其安全性void ptr_tx(uchar *p)/發(fā)送數據，一次發(fā)送3字節(jié)uchar i;ptr_en=1;/參照時序圖寫ptr_csn=0;/開始寫發(fā)送的數據的地址spi_wr(0 x22);/寫地址的指令spi_wr(0 xaa);spi_wr(0 xab);spi_wr(0 xac);spi_wr(0 xad);/寫地址ptr_csn=1;/地址寫入完畢for(i=0;i255;i+);/延時，保存地址ptr_csn=0;/開始寫發(fā)送的數據spi_wr(0 x20);/寫數據的指令for(i=0;i2;i+)spi_wr(pi);/寫入數據ptr_csn=1;/數據寫入完畢for(i=0;i255;i+);/延時，保存數據ptr_ce=1;/在ce為高時發(fā)出數據for(i=0;i255;i+);/等待數據發(fā)送完畢ptr_ce=0;/歸位ptr_en=0;/歸位for(i=0;i255;i+);/*注意：接收數據時，是按配置中的位數依次接收進來的。比如在初始化中設置的四個地址分別為0 xaa、0 xab、0 xac、0 xad，但在接收/發(fā)射模式的數據位數上只設置了9字節(jié)，且只發(fā)射了9位，那么接收時只會判斷前兩字節(jié)地址是否匹配。如果匹配，則把0 xaa中的前8字節(jié)和0 xab中的后1字節(jié)接收過來，其余兩個字節(jié)地址不管了。意思就是，0 xaa這四個地址每個都對應8個字節(jié)的數據，但是不能通過尋址的方式取出哪個地址里的8字節(jié)的數據，只能從第一個地址里一個一個字節(jié)的取數據。建議一次取8個數據為好。*/uchar ptr_rx(void)/接收數據，一次接收3字節(jié)uchar i,dat=0;ptr_ce=1;/此時en為低，ce高en低，進入接收模式for(i=0;i200;i+);/等待650us，切換狀態(tài)while(ptr_dr=0);ptr_csn=0;/準備接收數據spi_wr(0 x24);/讀rx的數據之指令for(i=0;i2;i+)rdati=spi_re();/把數據從miso上讀出來ptr_csn=1;/數據接收完畢while(ptr_dr=0);/等到標志歸位，更保險ptr_ce=0;/歸位for(i=0;i4)|(rdat1&0 x0f)4) ; display3=display4/100 ; display1=display4%100 ; display2=display1/10 ; display1=display1%10 ;while(tt+1)display_temp();tt=0;附錄3：任務書 南華大學電氣工程學院 通信電子線路課程設計任務書設計題目： 基于單片機的 無線數據收發(fā)與控制系統設計 專 業(yè)： 本09通信01/02班 學生姓名: 學 號: 起迄日期: 2012年5月13日 2012年5月26日 指導教師: 黃 智 偉 教研室主任： 王 彥 通信電子線路課程設計任務書1課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：一、課程設計內容 題目：一個基于單片機的無線數據收發(fā)與控制系統設計要求：輸入信號為傳感器、電壓、電流、開關等形式，輸出控制信號為模擬電壓或者數字信號，控制對象可以是電機（直流電機，步進電機）、開關、顯示器等，信號傳輸采用無線模塊，微控制器采用單片機。注：可以采用單片機、射頻電路模塊等集成電路芯片制作。二、課程設計要求1. 綜合運用已學習過模擬電路、數字電路、單片機、通信電子線路等知識，閱讀相關集成電路芯片資料和相關文獻，了解無線數據收發(fā)與控制系統電路設計的有關知識，方法和特點，掌握基本的無線數據收發(fā)與控制系統電路設計和芯片使用方法。2. 一人一題，所設計的系統和電路必須制作成功，并且全部或者部分通過計算機仿真。課程設計必須自己獨立完成，不得從網上下載，一經發(fā)現該課程成績記零分。3. 課程設計設計說明書（報告）應包括有： 系統、電路工作原理分析 系統、電路元器件參數設計計算 系統、電路調試說明 系統電原理圖和pcb圖（必須自己畫） 系統模塊元器件裝配圖（必須自己畫） 元器件清單 自己的收獲和體會 要求字數不得少于3500字 要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用protel等軟件繪制電原理圖（sch）、元器件布局圖和印制電路板(pcb)。 4. 所有的文檔和表格必須采用word形式。5. 同類型的設計題可以組成一個設計組，組員之間可以開展研究與討論。雷同者均計0分。6. 閱讀有關芯片英文參考資料，理解資料內容。7. 英文資料中的曲線、參數、方框圖、引腳端封裝等圖（不包括電原理圖和pcb圖）可以直接采用（pdf文檔中的圖可放大300倍后裁剪到word文檔中），圖中的英文可以采用英文（中文）方式翻譯在圖下。8. 英文資料中的一些詞，如果翻譯拿不準，可以采用英文（中文）方式標注。9. 設計資料中的有關的公式可以直接采用。10. 課程設計結束，需要交制作的作品、文字稿和電子稿，采用word文檔形式。11. 成績評定： 按abcde分檔，其中：優(yōu)秀為a，良好為b，中等為c，及格為d，不及格為e。 課程設計設計說明書占60%，實物制作占40%。 2對課程設計成果的要求包括圖表（或實物）等硬件要求：系統設計、電路設計，安裝調試或仿真，分析實驗結果，并寫出設計說明書,語言流暢簡潔，文字不得少于3500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用protel軟件繪出原理圖（sch）和印制電路板(pcb),器件的選擇要有計算依據。3主要參考文獻：（1） 黃智偉.全國大學生電子設計競賽 技能訓練（第2版）m.北京：北京航空航天大學出版社，2011.1，全國大學生電子設計競賽“十二五”規(guī)劃教材（2） 黃智偉.全國大學生電子設計競賽 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