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通信电子线路课程设计课程设计 题 目: 基于nrf905的无线接收系统设计学院名称 : 电气工程学院班 级 : 本09通信工程02班学 号 : 20094400229 学生姓名 : 余衡 指导老师 : 黄智伟教授 教研室主任 : 王彦 二零一二年五月基于nrf905无线数据接收摘要现代工业对于无线数据的采集显得越发重要,本系统主要以单片机最小系统为控制核心,结合无线模块完成的无线收发系统的设计。本系统是通过无线模块nrf905接收发射器发出的信号,并将其传入单片机,在单片机内部经过转换并将接收的数据在数码管上显示出来。nrf905是nordic vlsi公司推出的单片射频收发器,工作电压为1.9 v3.6 v,工作于433mhz、868mhz、915mhz 3个ism频段,频道转换时间小于650s,最大数据速率为100 kbit/s。nrf905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和gfsk调制器组成。nrf905适用于遥感、遥测、无线抄表、工业数据采集以及家庭自动化等领域。关键词:单片机 温度 nrf905无线模块 接收 数码管 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 目录1系统方案设计及论证51.1设计任务与要求51.2设计分析51.3 各模块方案论证51.3.1 控制器模块51.3.2 显示模块61.3.3 无线接收模块62系统原理分析和单元单元设计62.1 nrf905芯片62.1.1 nrf905芯片结构62.1.3 nrf905芯片工作方式82.2 接口电路管脚及说明92.2.1 接口电路管脚92.2.2管脚相关参数102.3.4 模块引脚和电气参数说明112.3.2 shockburst 模式132.3.4 shockburst rx 接收流程132.3.5 节能模式142.4配置nrf905模块142.4.1 spi接口寄存器配置142.4.2 spi 指令设置152.4.3 spi 时序172.4.4 nrf905配置寄存器173 stc89c52的介绍204 系统整体结构电路图224.1 系统原理图224.2 系统pcb图235 软件设计分析237 心得体会25参考文献:25附录:26附录1:元器件清单26附录2:程序清单27附录3:任务书331系统方案设计及论证1.1 设计任务与要求设计一个由单片机控制的无线接收电路:输入信号为传感器、电压、电流、开关等形式,输出控制信号为模拟电压或者数字信号,控制对象可以是电机(直流电机,步进电机)、开关、显示器等,信号传输采用无线模块,微控制器采用单片机。1.2设计分析要成功实现设计任务与要求,系统必须具备以下功能模块:单片机控制器、无线接收模块、显示模块。本系统由无线接收模块接收通过发射系统传过来的数据,通过单片机采集分析数据,然后送到数码管上显示。整体系统框图如下:数码管显示单片机控制无线接收模块nrf905显示数据检测信号图1.1 整体系统框图1.3 各模块方案论证 1.3.1 控制器模块方案一:采用fpga作为主控制器。fpga内部具有独立的i/o 接口和逻辑单元,使用灵活,适用性强,且相对单片机来说,还有速度快,外围电路较少,集成度高的特点,因此特别适用于复杂逻辑电路设计。但是fpga的成本偏高,算术运算能力不强,而且由于本设计对输出处理的速度要求不高,所以fpga高速处理的优势得不到充分体现。方案二:采用arm7tdmi-s微控制器lpc2148。32位的lpc2148工作电压为3.3v,典型工作电流为53ma,工作频率可高达60mhz,具有45个可承受5v电压的i/o口,内置宽范围的串行通信接口,采用3级流水线工作模式,具有掉电和空闲两种低功耗工作模式。方案三:采用stc89c52rc单片机作为主控制器,其有40个引脚,32个独立的i/o 口,二个外部中断,三个定时/计数器,虽然相对fpga来说在功能和速度上有点差异, 但单片机算术运算功能强,软件编程灵活、可用软件较简单的实现各种算法和逻辑控制,并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点,开发过程中可以利用的资源和工具丰富。针对本设计对处理器要求不高,根据经济节约的原则,系统拟采用方案三,使用stc89c52rc单片机作为本系统的主控制器。1.3.2 显示模块方案一:使用数码管进行显示,按键用于切换显示。可采用周立功公司生产的zlg7290芯片来配合控制器对数码管和按键进行控制,该芯片具有i2c 串行接口,只需占用控制器3个管脚,便可方便地控制数码管显示和检测按键。 方案二:用12864液晶,12864液晶能同时显示64个字符或32个汉字,工作电压为5v,显示内容多,操作方便,显示清晰,不需额外电路。方案选择:由于不需要显示汉字,只需要显示数字,综合考虑选择方案一 1.3.3 无线接收模块方案一:单片无线收发器芯片nrf905 。工作电压为1. 93. 6 v ,工作于433/ 868/ 915 mhz 三个ism频道, 最大数据速率为100 kb/ s。芯片内部集成了频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器。其主要特点是能够自动处理报头和crc 冗余校验,而且可以直接通过spi 接口来进行软件配置。此外,其功耗非常低,以- 10 dbm的输出功率发射时电流只有11 ma ,工作于接收模式时的电流为12. 5 ma ,并内建有空闲模式与关机模式,易于实现节能。方案二:使用nrf24l01无线收发模块。其工作频段为2.4ghz,最高工作速率为2mbps,最远传输距离为100m,低功耗1.9v3.6v工作,待机模式下为22a,可通过spi接口方便地与控制器相连。方案三:采用apc220-43无线串口收发模块。该模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块,其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。创新的采用高效的循环交织纠检错编码,抗干扰和灵敏度都大大提高,最大可以纠24bits连续突发错误,支持在线编程,3.36v宽电压范围工作。综合考虑,本系统采用高速低耗收发模块nrf905,故采用方案一。2系统原理分析和单元单元设计2.1 nrf905芯片2.1.1 nrf905芯片结构mosi/miso是发射接收数据的通道;trx_ce,tx_en是收发通道的控制端;pwr_up是工作模式控制端;csn、sck为串行接口控制端;cd是接收模式下载波监测信号输出端;am是接收到正确的数据包地址后芯片指示信号的输出端;dr是发射完一个数据包后芯片指示信号的输出端;upclk是芯片提供的一个可设置的时钟源信号输出端;ant1和ant2用于天线部分;xc1和xc2外接电路构成了晶体振荡电路。nrf905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器、通信协议控制等模块,曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成,无需用户对数据进行曼彻斯特编码,因此使用非常方便。可自动处理字头和(循环冗余码校验),使用接口与微控制器通信,配置非常方便。由于nrf905采用抗干扰能力强的高斯频移键控(gfsk)调制方式,抗干扰能力强,能很好的减少噪声环境对系统性能的干扰。其芯片框架及引脚封装如下图所示: 图2.1.1rnf905芯片框架图 图2.1.2 nrf905芯片引脚封装形式2.1.2 nrf905芯片工作特点 芯片有如下特点:工作频率可通过软件配置,设置在433/868/915mhz三个频段,免许可证使用,最大传输速率100kb/s高效gpsk调制,抗干扰性强可适合许多工业控制场合;125个频道选择,满足多点通信和调频通信的需要;内置硬件crc校验检错和点对点通信地址控制;1.9v3.6v低功耗工作,待机模式下静态电流仅为2.5ua收发模式切换时间短,小于650us,芯片可通过软件设置地址,可直接和各种单片机连接实用,软件编程非常方便。2.1.3 nrf905芯片工作方式 nrf905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是 接收模式和 发送模式,两种节能模式分别是关 机模式和空闲模式。nrf905的工作模式由trx_ce、tx_en和pwr_up三个引脚决定 芯片的工作以及节能模式 pwr_up trx_ce tx_en工作及节能模式 0 x x 关机模式 1 0 x 空闲模式 1 1 0 射频接收模式 1 1 1 射频发射模式 图芯片工作模式 由于nrf905具有shockbursttm功能,使得nrf905不需要使用昂贵的高速微控制处理器(mcu)对数据处理时钟恢复,也能达到较高的数据率。通过在芯片上将所有的高速信号处理变为射频通信协议,nrf905芯片提供了一个具有微控制器能力的spi接口,数据率由具有微控制器功能的接口速率自行设定。收发电路的数字部分是一个低速率电路,而收发电路的射频链接却是一个处于最高速率的电路,整个电路要通过变速才能解决速率上的差异。nrf905芯片的shockbursttm模式减少了在这一过程中的平均电流消耗。在shockbursttmrx模式中,当一个有效地址的数据包被接收时,能够通过am和dr两个信号外送给mcu。在shockbursttmtx模式中,nrf905芯片自动地完成报头的生成和crc校验,当发送过程完成后,能够通过dr信号外送给mcu,发送工作已经完成。这样可以降低mcu对内存的要求,使得mcu实现了低成本,同时也缩短了软件的开发周期。 2.2 接口电路管脚及说明2.2.1 接口电路管脚 图2.2.1 nrf与单片机接口注:因为单片机提供5v电压,超过nrf905工作电压,需要用稳压芯片稳压2.2.2管脚相关参数 图2.2.2管脚相关参数2.2.3 管脚说明(1) vcc 脚接电压范围为3.3v3.6v 之间,不能在这个区间之外,超过3.6v 将会烧毁模块。推荐电压3.3v 左右。(2)除电源vcc 和接地端,其余脚都可以直接和普通的5v 单片机io 口直接相连,无需电平转换。当然对3v 左右的单片机更加适用。(3)硬件上没有spi 的单片机,可以用普通单片机io 口模拟spi,不需要单片机spi 模块介入,只需添加代码模拟spi 时序即可。(4) 13 脚、14 脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来(5)排针间距为100mil,标准dip 插针。(6)与51 系列单片机p0 口连接时候,需要加10k 的上拉电阻,与其余口连接不需要。(7)其他系列的单片机,如果是5v 的,请参考该系列单片机io 口输出电流大小,如果超过10ma,需要串联电阻分压,否则容易烧毁模块!如果是3.3v 的,可以直接和rf905 模块的io 口线连接。2.3.4 模块引脚和电气参数说明nrf905 模块使用nordic 公司的nrf905 芯片开发而成。 图nrf905模块实物图 nrf905 单片无线收发器工作在433/868/915mhz 的ism 频段由一个完全集成的频率。调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成shockburst 工作模式的特点是自动产生前导码和crc 可以很容易通过spi 接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为10dbm 时发射电流为30ma 接收电流为12.5ma.进入powerdown 模式可以很容易实现节电。 表模块参考性能 表模块参考数据 2.3nrf905 工作方式2.3.1 nrf905工作方式简介nrf905一共有四种工作模式, 其中有两种活动rx/tx 模式和两种节电模式。活动模式shockburst rx shockburst tx节电模式掉电 和 spi编程standby 和 spi编程 图2.3.1nrf905工作方式2.3.2 shockburst 模式shockbursttm收发模式下,使用片内的先入先出堆栈区,数据低速从微控制器送入,但高速发射,这样可以尽量节能,因此,使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行,这种做法有三大好处:尽量节能;低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射);数据在空中停留时间短,抗干扰性高。shockbursttm技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在shockbursttm收发模式下, rf905自动处理字头和crc校验码。在接收数据时,自动把字头和crc校验码移去。在发送数据时,自动加上字头和crc校验码,当发送过程完成后,dr引脚通知微处理器数据发射完毕。2.3.3 shockburst tx 发送流程典型的rf905发送流程分以下几步:a. 当微控制器有数据要发送时,通过spi接口,按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给rf905,spi接口的速率在通信协议和器件配置时确定;b. 微控制器置高trx_ce和tx_en,激发rf905的shockbursttm发送模式;c. rf905的shockbursttm发送:(1) 射频寄存器自动开启;(2) 数据打包(加字头和crc校验码);(3) 发送数据包;(4) 当数据发送完成,数据准备好引脚被置高;d. auto_retran被置高,rf905不断重发,直到trx_ce被置低;e. 当trx_ce被置低,rf905发送过程完成,自动进入空闲模式。 注意:shockbursttm工作模式保证,一旦发送数据的过程开始,无论trx_en和tx_en引脚是高或低,发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕,rf905才能接受下一个发送数据包。2.3.4 shockburst rx 接收流程接收流程a. 当trx_ce为高、tx_en为低时,rf905进入shockbursttm接收模式;b. 650us后,rf905不断监测,等待接收数据;c. 当rf905检测到同一频段的载波时,载波检测引脚被置高;d. 当接收到一个相匹配的地址,am引脚被置高;e. 当一个正确的数据包接收完毕, rf905自动移去字头、地址和crc校验位,然后把dr引脚置高f. 微控制器把trx_ce置低,nrf905进入空闲模式;g. 微控制器通过spi口,以一定的速率把数据移到微控制器内;h. 当所有的数据接收完毕,nrf905把dr引脚和am引脚置低;i. nrf905此时可以进入shockbursttm接收模式、shockbursttm发送模式或关机模式。当正在接收一个数据包时,trx_ce或tx_en引脚的状态发生改变,rf905立即把其工作模式改变,数据包则丢失。当微处理器接到am引脚的信号之后, 其就知道rf905正在接收数据包,其可以决定是让rf905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。2.3.5 节能模式rf905的节能模式包括关机模式和节能模式。在关机模式,rf905的工作电流最小,一般为2.5ua。进入关机模式后,rf905保持配置字中的内容,但不会接收或发送任何数据。 空闲模式有利于减小工作电流,其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。在空闲模式下,rf905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。 2.4配置nrf905模块所有配置字都是通过spi接口送给rf905。sip接口的工作方式可通过spi指令进行设置。当rf905处于空闲模式或关机模式时,spi接口可以保持在工作状态。2.4.1 spi接口寄存器配置spi接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息;射频配置寄存器包含收发器配置信息,如频率和输出功能等;发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数;发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息,如字节数等;接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。spi 接口由5 个内部寄存器组成执行寄存器的回读模式来确认寄存器的内容spi 接口和5 个内部寄存器状态寄存器status-register寄存器包含数据就绪dr 和地址匹配am 状态rf配置寄存器rf-configuration register寄存器包含收发器的频率,输出功率等配置信息发送地址tx-address寄存器包含目标器件地址字节长度由配置寄存器设置发送有效数据tx-payload寄存器包含发送的有效shockburst数据包数据字节长度由配置寄存器设置接收效数据tx-payload。 spi 接口和5 个内部寄存器 图 2.4.1 spi寄存器 寄存器包含接收到的有效shockburst 数据包数据字节长度由配置寄存器设置在寄存器中的有效数据由数据准备就绪dr 指示2.4.2 spi 指令设置当csn 为低时, spi接口开始等待一条指令。任何一条新指令均由csn 的由高到低的转换开始。用于spi 接口的有用命令见下表: spi 串行接口指令设置 表 2.4.2 spi 串行接口指令2.4.3 spi 时序 图 spi 读操作 图 spi 写操作2.4.4 nrf905配置寄存器 表 nrf905配置寄存器内容 注意:射频寄存器的各位的长度是固定的。然而,在shockbursttm收发过程中,tx_payload、rx_payload、tx_address和rx_address 4个寄存器使用字节数由配置字决定。rf905进入关机模式或空闲模式时,寄存器中的内容保持不变。3 stc89c52的介绍 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、非易失性存储器技术制造,兼容标准的mcs-51指令系统及8051引脚结构。stc89c52具有:8kb flash,256字节ram,32 位双向i/o 口线,看门狗(wdt)定时器,2个数据指针,2个16位可编程定时器/计数器,1个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内时钟振荡器。另外,stc89c52可降至0hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,cpu暂停工作,允许ram、定时器/计数器、串口、中断系统继续工作。掉电保护模式下冻结振荡器但保存ram中的数据,单片机部分停止工作,直到下一个中断或硬件复位为止。stc89c52的工作电压是4.55.5v,时钟频率可以在033mhz范围内选择,采用pdip、tqfp和plcc三种封装形式。实习采用较易焊接的pdip封装形式,封装引脚分布和外形见图3.1。外形的封装尺寸物理参数见表1.1.1。图3.1 stc89c52的pdip-40封装表3.1 stc89c52 pdip封装尺寸(mm) 符号最小值最大值符号最小值最大值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封装的at89s52有40个引脚,下面就对各个引脚的功能进行详细介绍。vcc:电源gnd:地p0.0p0.7:p0口是一个8位漏极开路的双向i/o口。作为输出口,每位能驱动8个ttl逻辑电平。对p0端口写“1”时,引脚端用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,p0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,p0具有内部上拉电阻。在flash编程时,p0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。p1.0p1.7:p1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口,p1输出缓冲器能驱动4个ttl 逻辑电平。对p1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚端由于内部电阻的原因,将输出电流(iil)。此外,p1.0和p1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(p1.0/t2)和时器/计数器2的触发输入(p1.1/t2ex),具体如表1.2所示。在flash编程和校验时,p1口接收低8位地址字节。 表3.2 p1 口引脚端第二功能引脚端第二功能p1.0t2(定时器/计数器t2的外部计数输入),时钟输出p1.1t2ex(定时器/计数器t2的捕捉/重载触发信号和方向控制)p1.5mosi(在系统编程用)p1.6miso(在系统编程用)p1.7sck(在系统编程用)p2.0p2.7:p2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口,p2 输出缓冲器能驱动4个ttl 逻辑电平。对p2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(iil)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行movx dptr)时,p2口送出高八位地址。在这种应用中,p2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如movx ri)访问外部数据存储器时,p2口输出p2锁存器的内容。在flash编程和校验时,p2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。p3.0p3.7:p3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口,p3输出缓冲器能驱动4个ttl逻辑电平。对p3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(iil)。p3口亦作为at89s52特殊功能(第二功能)使用,如表1.3所示。在flash编程和校验时,p3口也接收一些控制信号。表3.3 p3口的第二功能引脚端第二功能p3.0rxd(串行输入)p3.1txd(串行输出)p3.2 (外部中断0)p3.3 (外部中断1)p3.4t0(定时器0外部输入)p3.5t1(定时器1外部输入)p3.6 (外部数据存储器写选通)p3.7 (外部数据存储器写选通)rst:复位输入。晶振工作时,rst脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后,rst脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器auxr(地址8eh)上的disrto位可以使此功能无效。disrto默认状态下,复位高电平有效。:地址锁存控制信号(ale)是访问外部程序存储器时,锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时,此引脚(prog)也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ale以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,ale脉冲将会跳过。如果需要,通过将地址为8eh的sfr的第0位置“1”,ale操作将无效。这一位置“1”,ale仅在执行movx或movc指令时有效。否则,ale将被微弱拉高。这个ale使能标志位(地址为8eh的sfr的第0位)的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。:外部程序存储器选通信号()是外部程序存储器选通信号。当at89s52从外部程序存储器执行外部代码时,在每个机器周期被激活两次,而在访问外部数据存储器时,将不被激活。:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000h 到ffffh的外部程序存储器读取指令,必须接gnd。为了执行内部程序指令,应该接vcc。在flash编程期间,也接收12伏vpp电压。xtal1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。xtal2:振荡器反相放大器的输出端。4 系统整体结构电路图4.1 系统原理图 图4.1系统原理图4.2 系统pcb图图4.2系统pcb图5 软件设计分析系统的功能主要靠软件实现,所以软件的设计是重中之重。无线数据传输是双机工作的,所以需要写主从机的程序。主机的功能是接收从机发送来的温度数据,然后将其转换成能够显示的显示数据并送给数码管显示。下图为软件设计流程图开始初始化nrf905检测无线信息接收到有效地地址和数据包数据处理并显示温度否是 5.1 软件设计流程图6 调试首次进行调试时,不能接收到正确温度并显示,经过反复修改程序,最终能够正确显示发送端传来的温度数据,并且通过改变发送端的温度,明显可以看到接收端和发送端同步发生变化。下表为温度发送端与接收端数据变化表 表5.1实时温度测试表测试次数发送端端温度()接收端温度()温度差128.428.40230.330.20.1331.731.70432.532.30.2535.735.80.1 7 心得体会通过这次课程设计,我了解到nrf905芯片的结构以及各引脚功能,并运用它实现无线射频接收器电路的设计,同时由于需要和同学做的发射器匹配,所以在设计中免不了要跟同学加深交流,同时也明白了团队的重要性。另外我也很好的复习了单片机的知识。由于有了上个学期课程设计的经验,应该来说这一次我们做设计的时候还是比较有针对性,最起码知道从何下手。通过去图书馆和上网,查找了大量的资料。由于详细的pdf都是英文资料,所有花了相当多的时间去翻译和整理论文,这也进一步检验和巩固了自己的专业英语知识。同时作为09级通信工程专业的学生,通过各种途径查找资料、综合分析得出适用的设计思想、设计电路也是我们必须要掌握的一项技能。通过实物的制作,测试和调试这系列的过程,不是那么简单就能一次性完成的,其中出现的一些问题如虚焊导致测试的不稳定,程序的不正确编写导致调试时无法正确显示,都需要极大的耐心和细心去纠正。不过很欣慰的是,能及时得到有实验班同学的指导与帮助,让自己能够克服困难完成这次课程设计通过本次课程设计,我也发现自己的很多不足,自己知识的很多漏洞,看到了自己的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的能力还急需提高,我相信只要自己去做,就会有提高。 参考文献:1、 黄智伟.射频集成电路芯片原理与应用电路设计m.北京:电子工业出版社. 2004年3月2、 黄智伟.无线发射与接收电路设计m.北京:北京航空航天大学出版社.2004年5月3、 黄智伟.无线数字收发电路设计m.北京:电子工业出版社.2004年4、 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训m.北京:北京航空航天大学出版社,2006.5、 射频电路设计黄智伟主编,电子工业出版社,2006年6、 rf905开发文档eb/ol. /,2007.附录:附录1:元器件清单元器件数值或型号个数单片机芯片stc89c522温度传感器ds18b201四位数码管共阳1晶振12mhz1电容10uf,30pf3按键3电阻1k,4k,10k,4708无线接收模块nrf9051蜂鸣器1稳压芯片asm1117-3.31led灯1电源开关6脚1排针若干三极管90124数码管驱动芯片mc74hc573an1二极管4 表附-1元器件清单附录2:程序清单 #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, /不带小数点的数码管编码表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, /带小数点的数码管编码表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无线发射nrf905模块using for play rf unit ptr8000-*/sbit ptr_en=p10;/1为发射模式,0为接收模式sbit ptr_ce=p15;/使能发射、接收模式sbit ptr_pwr=p11;/上电掉电模式sbit ptr_cd=p12;/载波检测输出检测到频率匹配的载波就变1)sbit ptr_am=p16;/地址匹配输出 地址匹配就变1这三个标志位只对取出数据进行标志sbit ptr_dr=p13;/数据就绪输出数据就绪就变1) 注意,所有动作完成后,三个1都被拉低了sbit ptr_miso=p17;/spi的输入口 注意,sck低时在miso上准备数据,sck高时把数据读出sbit ptr_mosi=p14;/spi的输出口 注意,sck低时先把数据放到mosi上,sck高时再送出去sbit ptr_sck=p33;/spi的时钟口 注意,i/o数据都是在上升沿读出/写入的数据都是先高后低sbit ptr_csn=p32;/spi的数据使能口 注意,spi的数据出入都是在csn的低电平动作的uchar tdat=0 xf0,0 x0f;/要发送的3字节数据uchar rdat=0 x00,0 x00;/要接收的3字节数据uchar config10=0 x4c,0 x00,0 x11,0 x02,0 x02,0 xaa,0 xab,0 xac,0 xad,0 x58;/* 名称 : delay()* 功能 : 延时,延时时间大概为140us。* 输入 : 无* 输出 : 无*/void delay11()int i,j;for(i=0; i=10; i+)for(j=0; j=2; j+);/*1:工作频率430mhz2:-10dbm,433mhz频段,正常功耗,不重发数据3:发射/接收地址宽度均为1字节,1字节地址可放8字节数据4:接收数据宽度3字节5:发送数据宽度3字节6,7,8,9:4字节的地址,地址可随便定义,但一定要保证收发端的地址一致10:8位crc校验,外接16mhz晶振,无时钟输出 */ 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低时先把数据放到mosi上,sck高时再送出去uchar i,d=0;/记得一定要把数据清0,不然会头疼的for(i=0;i(7-i)&0 x01;/发送最高位ptr_mosi=d;ptr_sck=1;/for(j=0;j200;j+);/若用高速mcu,在此加上延时函数,1ms即可ptr_sck=0;uchar spi_re(void)/sck低时在miso上准备数据,sck高时把数据读出uchar i,d=0,dat=0;/记得清0!ptr_sck=0;for(i=0;i8;i+)ptr_sck=1;/置高,读取数据d=ptr_miso; d=d(7-i);/发送最高位dat=dat|d;ptr_sck=0;/准备下一次读取的数据/若用高速mcu,在此加上延时函数,1ms即可return dat;void ptr_init(void)/初始化配置,想改的话参照一下资料uchar i;ptr_csn=1;ptr_sck=0;/spi控制引脚的安全状态ptr_pwr=1;ptr_ce=0;ptr_en=0;/配置为待机模式ptr_csn=0;/注意,csn拉低时可以连续写指令,写到其被拉高为止spi_wr(0 x00);/写配置寄存器的指令,资料上提都不提,他奶奶的for(i=0;i10;i+)spi_wr(configi);/想什么配置去资料上对照ptr_csn=1;/拉高以保证其安全性void ptr_tx(uchar *p)/发送数据,一次发送3字节uchar i;ptr_en=1;/参照时序图写ptr_csn=0;/开始写发送的数据的地址spi_wr(0 x22);/写地址的指令spi_wr(0 xaa);spi_wr(0 xab);spi_wr(0 xac);spi_wr(0 xad);/写地址ptr_csn=1;/地址写入完毕for(i=0;i255;i+);/延时,保存地址ptr_csn=0;/开始写发送的数据spi_wr(0 x20);/写数据的指令for(i=0;i2;i+)spi_wr(pi);/写入数据ptr_csn=1;/数据写入完毕for(i=0;i255;i+);/延时,保存数据ptr_ce=1;/在ce为高时发出数据for(i=0;i255;i+);/等待数据发送完毕ptr_ce=0;/归位ptr_en=0;/归位for(i=0;i255;i+);/*注意:接收数据时,是按配置中的位数依次接收进来的。比如在初始化中设置的四个地址分别为0 xaa、0 xab、0 xac、0 xad,但在接收/发射模式的数据位数上只设置了9字节,且只发射了9位,那么接收时只会判断前两字节地址是否匹配。如果匹配,则把0 xaa中的前8字节和0 xab中的后1字节接收过来,其余两个字节地址不管了。意思就是,0 xaa这四个地址每个都对应8个字节的数据,但是不能通过寻址的方式取出哪个地址里的8字节的数据,只能从第一个地址里一个一个字节的取数据。建议一次取8个数据为好。*/uchar ptr_rx(void)/接收数据,一次接收3字节uchar i,dat=0;ptr_ce=1;/此时en为低,ce高en低,进入接收模式for(i=0;i200;i+);/等待650us,切换状态while(ptr_dr=0);ptr_csn=0;/准备接收数据spi_wr(0 x24);/读rx的数据之指令for(i=0;i2;i+)rdati=spi_re();/把数据从miso上读出来ptr_csn=1;/数据接收完毕while(ptr_dr=0);/等到标志归位,更保险ptr_ce=0;/归位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;附录3:任务书 南华大学电气工程学院 通信电子线路课程设计任务书设计题目: 基于单片机的 无线数据收发与控制系统设计 专 业: 本09通信01/02班 学生姓名: 学 号: 起迄日期: 2012年5月13日 2012年5月26日 指导教师: 黄 智 伟 教研室主任: 王 彦 通信电子线路课程设计任务书1课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):一、课程设计内容 题目:一个基于单片机的无线数据收发与控制系统设计要求:输入信号为传感器、电压、电流、开关等形式,输出控制信号为模拟电压或者数字信号,控制对象可以是电机(直流电机,步进电机)、开关、显示器等,信号传输采用无线模块,微控制器采用单片机。注:可以采用单片机、射频电路模块等集成电路芯片制作。二、课程设计要求1. 综合运用已学习过模拟电路、数字电路、单片机、通信电子线路等知识,阅读相关集成电路芯片资料和相关文献,了解无线数据收发与控制系统电路设计的有关知识,方法和特点,掌握基本的无线数据收发与控制系统电路设计和芯片使用方法。2. 一人一题,所设计的系统和电路必须制作成功,并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己独立完成,不得从网上下载,一经发现该课程成绩记零分。3. 课程设计设计说明书(报告)应包括有: 系统、电路工作原理分析 系统、电路元器件参数设计计算 系统、电路调试说明 系统电原理图和pcb图(必须自己画) 系统模块元器件装配图(必须自己画) 元器件清单 自己的收获和体会 要求字数不得少于3500字 要求图纸布局合理,符合工程要求,使用protel等软件绘制电原理图(sch)、元器件布局图和印制电路板(pcb)。 4. 所有的文档和表格必须采用word形式。5. 同类型的设计题可以组成一个设计组,组员之间可以开展研究与讨论。雷同者均计0分。6. 阅读有关芯片英文参考资料,理解资料内容。7. 英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图(不包括电原理图和pcb图)可以直接采用(pdf文档中的图可放大300倍后裁剪到word文档中),图中的英文可以采用英文(中文)方式翻译在图下。8. 英文资料中的一些词,如果翻译拿不准,可以采用英文(中文)方式标注。9. 设计资料中的有关的公式可以直接采用。10. 课程设计结束,需要交制作的作品、文字稿和电子稿,采用word文档形式。11. 成绩评定: 按abcde分档,其中:优秀为a,良好为b,中等为c,及格为d,不及格为e。 课程设计设计说明书占60%,实物制作占40%。 2对课程设计成果的要求包括图表(或实物)等硬件要求:系统设计、电路设计,安装调试或仿真,分析实验结果,并写出设计说明书,语言流畅简洁,文字不得少于3500字。要求图纸布局合理,符合工程要求,使用protel软件绘出原理图(sch)和印制电路板(pcb),器件的选择要有计算依据。3主要参考文献:(1) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛 技能训练(第2版)m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.1,全国大学生电子设计竞赛“十二五”规划教材(2) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛 电路设计(第2版)m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.1,全国大学生电子设计竞赛“十二五”规划教材(3) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛 常用电路模块制作m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.1,全国大学生电子设计竞赛“十二五”规划教材(4) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛 制作实训(第2版)m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.1,全国大学生电子设计竞赛“十二五”规划教材(5) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛 系统设计(第2版)m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.1,全国大学生电子设计竞赛“十二五”规划教材(6) 黄智伟.印制电路板(pcb)设计技术与实践m. 北京:电子工业出版社,2009.4(7) 黄智伟.基于ni mulitisim的电子电路计算机仿真设计与分析m. 北京:电子工业出版社,2008.1 ,规划教材(8) 黄智伟.射频小信号放大器电路设计m. 西安:西安电子科技大学出版社2008.1(9) 黄智伟.混频器电路设计m. 西安:西安电子科技大学出版社2009.9(10) 黄智伟.射频功率放大器电路设计m. 西安:西安电子科技大学出版社2009.1(11) 黄智伟.调制器与解调器电路设计m. 西安:西安电子科技大学出版社2009.4(12) 黄智伟.单片无线发射与接收电路设计. 西安:西安电子科技大学出版社2009.4 (13) 黄智伟.基于ni mulitisim的电子电路计算机仿真设计与分析m. 北京:电子工业出版社,2008.1 (14) 黄智伟.无线发射与接收电路设计(第2版)m.北京:北京航空航天大学出版社2007 (15) 黄智伟、 杨案江.超低功耗单片无线系统应用入门 m.北京:北京航空航天大学出版社,2011.7(16) 黄智伟.通信电子电路m.北京:机械工业出版社,2007.7 (17) 黄智伟.射频电路设计m. 北京:电子工业出版社,2006.4 (18) 黄智伟无线发射与接收电路设计北京:北京航空航天大学出版社,2004(19) 黄智伟单片无线数据通信ic原理与应用北京:北京航空航天大学出版社,2004(20) 黄智伟无线通信集成电路北京:北京航空航天大学出版社,2005(21) 黄智伟蓝牙硬件电路北京:北京航空航天大学出版社,2005(22) 黄智伟gps接收机电路设计北京:国防工业出版社,2005(23) 黄智伟无线数字收发电路设计北京:电子工业出版社,2003(24) 黄智伟射频集成电路芯片原理与应用电路设计北京:电子工业出版社,2004(25) 黄智伟单片无线收发集成电路原理与应用北京:人民邮电出版社,2005(26) 陈邦媛射频通信电路北京:科学出版社,2002(27) 顾宝良通信电子线路北京:电子工业出版社,2002(28) 于洪珍通信电子线路北京:电子工业出版社,2002(29) 于洪珍通信电子线路北京:清华大学出版社,2005(30) 刘长军等.射频通信电路设计北京:科学出版社,2005年(31) 谢沅清,邓刚.通信电子电路m北京:电子工业出版社,2005年(32) 谢沅清,解月珍通信电子线路北京:北京邮电大学出版社,2002 (33) andrei grebennikov.射频与微波功率放大器设计.北

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