毕业设计（论文）-基于NRF905的无线温度监控系统设计与应用.doc

编号： 毕业设计说明书毕业设计说明书 题 目：基于 NRF905 的无线温度 监控系统设计与应用 学 院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 教 授 题目类型：题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2013 年 6 月 5 日 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 1 1 页页 共共 2 2 页页 摘 要 在现代工业生产活动中，温度作为一种可以实际测量的重要参数，能起到对设备 运行状态、生产环境等外界因素进行实时监控的作用，以保证整个生产活动高效开展， 因此准确且实用的温度数据采集系统具有举足轻重的作用。然而，生产环境的多变性、 不确定性，导致许多工作场所不太方便布线，需要采用无线传输方式。 该文主要介绍了由 nRF905 无线收发模块、12C5A08S2 单片机、DHT11 温湿度、 MQ-3、MQ135 传感器组成的无线温度测量系统。该设计以射频收发芯片 nRF905 为核 心，以模块搭建设计为指导思想，搭建无线温度测量系统，系统主要由数据采集模块 和无线传输模块组成。数据采集模块以传感器 DHT11、MQ-3、MQ135 检测温湿度、 酒精浓度、空气质量，并将检测的参数简单处理后经过 nRF905 无线模块发送到接受接 口。无线数据传输模块通过 nRF905 芯片进行数据的收发处理，最后将采集到的数据通 过电平转换芯片 MAX232 传到 PC 机。 关键词: 无线传输；数据采集；nRF905； 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 2 2 页页 共共 2 2 页页 Abstract Activities in the modern industrial production, the temperature as an actual measurement of the important parameters, can play the role of the real-time monitoring of the device operation status, the production environment, and other external factors, in order to ensure that the entire production activities are carried out efficiently, therefore accurate and practicaltemperature data acquisition system has a pivotal role. However, the variability of the production environment, uncertainty, resulting in many workplaces less convenient wiring requires the use of wireless transmission. This paper introduces the nRF905 wireless transceiver module, 12C5A08S2 MCU, DHT11 temperature and humidity, MQ-3, MQ135 sensor wireless temperature measurement system. The design of RF transceiver chip nRF905 module construction design as the guiding ideology, to build a wireless temperature measurement system, the system is mainly composed of data acquisition module and wireless transmission module. Data acquisition module to the sensor DHT11, MQ-3, the MQ135 detecting temperature and humidity, the alcohol concentration, the air quality, and the detected parameter is a simple treatment after nRF905 wireless module is sent to the receiving interface. Wireless data transmission module nRF905 chip transmit and receive data, at last, the collected data through the level converter chip MAX232 to the PC. . Keywords : wireless transmission; data collection; nRF905; 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 1 1 页页 共共 2 2 页页 目 录 引言.1 1 研究内容.3 2 实现方法.3 3 系统方案分析与选择论证.4 3.1 系统方案设计.4 3.1.1 主控芯片方案.4 3.1.2 无线通信模块方案.5 3.1.3 温湿度传感方案.5 3.1.4 显示模块方案.6 3.1.5 单片机与 PC 机通信方案.6 3.2 系统最终方案设计.6 4 系统模块硬件设计.6 4.1 NRF905 无线收发模块.6 4.1.1 NRF905 的发送流程和接收流程.8 4.1.2 NRF905 的特点.9 4.2 温湿度传感.10 4.3 MQ-3 酒精传感.11 4.4 MQ135 空气质量传感.11 4.5 显示模块.12 4.5.1 接收端 LCD12864 显示模块.12 4.5.2 发送端 LCD5110 显示模块.13 4.6 报警电路.13 4.7 接收端与 PC 机通信.14 4.8 电源电路设计.14 4.8.1 系统主电源转换模块 7805.14 4.8.2 3.3V 电源转换模块 LM1117.15 4.9 硬件电路总设计.16 4.9.1 发送端原理图.16 4.9.2 接收端原理图.16 5 系统软件设计.17 5.1 LCD5110 显示程序设计.18 5.2 NRF905 发送程序设计.19 5.3 温湿度检测子程序.20 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 2 2 页页 共共 2 2 页页 5.4 酒精浓度、空气质量采集子程序设计.21 5.5 AD 采集程序设计.21 5.6 LCD12864 显示程序设计.22 5.7 NRF905 接收程序设计.24 6 系统调试.25 6.1 硬件调试.25 6.1.1 单片机最小系统调试.26 6.1.2 液晶显示模块调试.26 6.2 软件调试.27 总结.28 致谢.29 参考文献.30 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 1 1 页页 共共 3131 页页 引言 随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经 渗透到生活各个方面。 在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否 运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，这样就会产生 数据传输问题。由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要 铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而 且，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或无法铺设电缆时，数据甚至无 法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。 在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，传统上都是采取 分区取样的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和粮仓占地面积大，检测目标 分散，测点较多，传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。当前的科技水平下， 无线通信技术的发展使得温度采集测量精确，简便易行。 在日常生活中，随着人们生活水平的提高，居住条件也逐渐变得智能化。如今很 多家庭都会安装室内温度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术采集室内温度 数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作，自动调节室内温度湿度，可以更好 地改善人们的居住环境。 以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种无线温度采集系统已经 被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域，而且类似 于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。凡是布线 繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。为此，需要设计相应的接口 系统，控制这些射频芯片工作，完成可靠稳定的无线数据通信，这样的研究也变得更 加有意义了。 目前，在工业数据采集应用领域，都采用无线方式进行远距离数据传输。和传统 的有线传输方式相比，无线传输网络具有巨大的优越性。基于此，本文介绍一种基于 通用低功耗单片机和多信道单片收发芯片 nRF905 的无线温度数据采集模块。系统集成 12C5A08S2 单片机在低功耗应用方面的优势和 nRF905 特有的多频道支持及功耗低、 易控制等优点，以及 DHT11 的单总线数据传送模式，特别适合于低功耗、小数据量的 无线数据传输系统。 无线测量的发展现状及发展趋势 数据采集技术是信息科学的重要组成部分，已广泛应用于工业等各个领域。在数 据传输方式上，目前数据采集系统基本上是使用有线方式进行数据的采集及传输，有 线方式的数据传输速度快，可靠性高且运行稳定，能满足大多数情况的需要；由于有 线方式其应用受现场环境和应用对象的限制，无线传输方式成为现今数据采集的主要 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 2 2 页页 共共 3131 页页 研究方向。 无线单片技术利用射频方式进行非接触双向通信自动识别对象并获取相关数据， 具有精度高环境适应能力强传输范围广信息量大等优点。近年来，无线单片技术已被 广泛应用于工业自动化商业自动化等众多领域。 随着无线射频技术、微电子技术及集成电路技术的进步，无线通信的实现成本越 来越低，传输速度越来越快，可靠性越来越高。短距离无线通信技术是近年来的研究 热点，短距离无线技术可以解决某些无法或不便布线的环境下的数据采集问题，以及 解决有线网络带来的布线麻烦、不易维护等缺点，短距离无线技术可轻松实现多路数 据采集。 随着计算机技术的发展和集成电路技术在信号处理中的广泛应用，现代的测量系 统在数字信号处理方面的能力也大大加强了，形成了数字化测量技术。数字化测量就 是借助于各种类型的传感器检测外部世界的各种信号，并转换成电信号，然后进行信 号调理和 A/D 转换，使之转换成为能够在数字系统中进一步处理的数字信号。具体来 说，就是将温度、湿度、气体密度等物理信号转化为数字量。目前，传感器正不断朝 着多功能性和智能性方向发展。 无线测量技术就是将集成测量技术与无线射频技术结合，测量温度、湿度等环境 参数并利用无线技术进行数据传输。目前，已经将传感器技术和新兴的无线通信技术 相结合，力图通过数据传输的无线化来达到智能家居中布线不便时对室内生活环境指 标数据的采集。 随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术和信息技术的迅猛发展与提高， 人们对所居住的环境提出了更高的要求，在这种形势下发展出了“智能家居”这一概念。 目前，智能家居通常被定义为利用通信、网络和综合布线技术，通过家庭信息管 理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。智能家居首先要实现 对所有家电设备和家居环境的监视，满足家居网络与外界进行通信的要求，实现家庭 的远程监控和信息的交换。智能家居的最终目的就是满足人们对安全、舒适和方便的 现代生活理念的追求。 智能家居中，对当前环境状况的监测分析是首要的，无线数据采集系统即是针对 智能家居中对室内生活环境指标如温度和湿度等进行采集分析的解决方案。 近年来，智能控制技术已取得了突飞猛进的发展，并日益显示出其重要价值。智 能控制已成为多种学科的综合与集成，吸引了全球不同领域、不同学科的众多专家学 者，进行着广泛的研究工作，并不断探索新的方法、新的理论和新的有效的实际应用。 人们正在努力使用智能控制技术进入工程化和实用化的阶段，智能控制已渐渐渗透到 人们生产、生活的各个领域，成为人们生活的重要组成部分。 随着科学技术的发展和社会的进步，电子技术、计算机技术等的革新，无线测量 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 3 3 页页 共共 3131 页页 技术必定会广泛应用于各领域，智能控制必将迎来发展的新时期，智能控制的未来一 定会更加美好。 关于温度智能控制，现在已经有了许多新的器件和方法，并且有些已经运用到实 际生活和生产当中，比如美国达拉斯公司生产的 DHT11 温度巡检器，采用单线总线结 构，通过一根 I/O 线与主控 CPU 进行数据和命令的传送。再如基于反射强度调制的光 纤温度巡检系统，光纤传输距离可达 1km 以上，检测精度也可显著提高。而更为先进 的是，某些粮仓已经在尝试将有线控制变位无线控制，利用无线传感器来实现粮情检 测和智能控制。这些新器件新方法的应用，给温度智能控制带来了新的气息。 1研究内容 本课题主要是进行基于无线传输模块的温度数据接受系统的设计，本系统由无线 传输模块、单片机控制单元、显示模块、蜂鸣器报警模块和上位机远程监测五部分组 成。 本课题将新兴的无线通信技术和远程监控技术相结合，力图通过数据传输的无线 化来达到智能家居、工业控制等领域中布线不便时对室内生活环境、工业测控现场温 度等指标数据的采集。 本课题提出了一种有效的数据采集分析方案，设计并实现了一种基于基于无线射 频收发模块 nRF905 跟 12C5A08S2 单片机为核心，以低功耗和模块化为设计原则的温 度数据采集无线传输系统。设计出具有体积小，功耗低，数据传输稳定可靠及成本低 的无线测温系统。 (1)针对实际应用需求设计系统总体方案，完成了温度数据无线数据传输的结构设 计。 (2)以低功耗和模块化为选择元器件的原则，选取了合适的单片机、无线收发模块。 (3)设计无线收发方案，并通过软件控制 nRF905 无线传输模块工作模式等方式实 现系统的低功耗设计。 (4)完成无线数据发收模块调试及相关配置。主要包括无线射频模块的接口设计以 及单片机与 PC 通信的接口设计。 本课题旨在通过软、硬件的有机结合，以硬件为基础，进行各功能模块的编写。 对系统硬件的工作原理进行了分析描述，并进行系统硬件设计。具体实现显示、 12C5A08S2 及 nRF905 等器件外接电路接口的软、硬件调试。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 4 4 页页 共共 3131 页页 2实现方法 本系统是通过单片机控制无线传输来实现对温湿度、酒精浓度、空气质量数据的 接受,利用可视化编程技术实现远程监控，是 12C5A08S2 单片机为控制单元，以 nRF905 无线传输模块为温湿度、酒精浓度、空气质量数据接受单元，实现温湿度、酒 精浓度、空气质量的接受、显示、控制，同时用串口连接到 PC 机上实现温湿度、酒精 浓度、空气质量的实时监控如可显示实时温度，就是一套通过无线方式实现温湿度、 酒精浓度、空气质量的接受显示系统。 基于无线收发芯片 nRF905 的温度测量系统主要由五个模块构成，分别为无线收发 模块、单片机控制模块、蜂鸣器报警模块、显示模块以及 PC 机监测模块。 总系统框图如下图 2.1 所示。 从 机 1 DHT11 显示 NRF9055 MQ-3 从 机 2 显示 NRF905 主 机 显示 报警 PC 键盘 NRF905 从 机 3 MQ135 显示 NRF905 图 2.1 总系统框图 3系统方案分析与选择论证 3.1 系统方案设计 3.1.1主控芯片方案 方案一：采用 AT89S52 八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编 程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既 可以单独对多 DS18B20 控制工作，还可以与 PC 机通信.运用主从分布式思想，由一台 上位机（PC 微型计算机） ，下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 5 5 页页 共共 3131 页页 点温度测量的巡回检测系统,实现远程控制。另外 AT89C51 在工业控制上也有着广泛的 应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 方案二：12C5A08S2 单片机是 STC 生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/ 低功耗/超强抗干扰的新一代 8051 单片机,指令代码完全兼容传统 8051,但速度快 8-12 倍。内部集成 MAX810 专用复位电路，8 路高速 10 位 A/D 转换（250K/S,即 25 万次/ 秒） ，针对电机控制，强干扰场合。 考虑到此系统需要用到 A/D，系统的复杂,从性能和价格上综合考虑我们选择方案 一，即用 12C5A08S2 作为本系统的主控芯片。 3.1.2无线通信模块方案 方案一：采用 GSM 模块进行通信，GSM 模块需要借助移动卫星或者手机卡，虽 说能够远距离传输，但是其成本较大、且需要内置 SIM 卡，通信过程中需要收费，后 期成本较高。 方案二：采用 TI 公司 CC2430 无线通信模块，此模块采用 Zigbee 总线模式，传输 速率可达 250kbps，且内部集成高性能 8051 内核。但是此模块价格较贵，且 Zigbee 协 议相对较为复杂。 方案三：采用 nRF905 单片无线收发器是挪威 Nordic 公司推出的单片射频发射器 芯片，工作电压为 1.9-3.6V，32 引脚 QFN 封装（5mm5mm） ，工作于 433/868/915MHz3 个 ISM 频道。可以工作于 ShockBurst(自动处理前缀、地址和 CRC 方式)。内置电压调整模块，最大限度地抑制噪音，为系统提供 1.93.6V 的工作电压， 载波检测。 由于 nRF905 功耗低，工作可靠 nRF905 没有复杂的通信协议，完全对用 户透明，同种产品之间可以自由通信，因此很适用于无线数据传输系统的设计。它可 应用在:无线数据通讯、报警和安全系统、自动测试系统、家庭自动化控制、遥控装置、 监测、车辆安全系统、工业控制、远程遥控及其它短距离无线高速应用。 考虑到系统的复杂性和程序的复杂度，我们采用方案三作为本系统的通信模块。 3.1.3温湿度传感器方案 方案一：采用热敏电阻，可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精 度、重复性、可靠性较差，对于检测 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二：采用单片模拟量的温度传感器，比如 AD590,LM35 等。但这些芯片输出 的都是模拟信号，必须经过 A/D 转换后才能送给计算机，这样就使得测温装置的结构 较复杂。另外，这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。即 使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。 方案三：采用带有 A/D 转换功能的数字温度传感器,DHT11 现成的带有 A/D 转换 功能的数字温度传感器 DHT11 直接输出的数字信号，与单片机通信。DHT11 数字温 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 6 6 页页 共共 3131 页页 湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。湿度测量范围是 2090%RH，对于 12 位的分辨率为 5%RH，测量范围为 0 度+50 度，对于 14 位的分 辨率为 2 度。其温湿度的测量范围相对方案二窄，但其价格较低，经济实惠。因此可 以非常容易实现多点测量。轻松的组建传感器网络。 3.1.4显示模块方案 方案一：选择主控为 ST7920 的带字库的 LCD12864 来显示信息。12864 是一款通 用的液晶显示屏，能够显示多数常用的汉字及 ASCII 码，而且能够绘制图片，描点画 线，设计成比较理想的结果。 方案二：采用字符液晶 LCD1602 显示信息，1602 是一款比较通用的字符液晶模块， 能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制。 方案三：采用 LED7 段数码显示管显示，其成本低，容易显示控制，但不能显示 字符。 综合以上方案，我们选择了经济实惠的字符液晶 LCD12864 来作为接收端的显示。 发送端用 LCD5110 显示。 3.1.5单片机与 PC 机通信方案 采用 RS-232 串口与 PC 机通信。 3.2 系统最终方案设计 环境温度参数监测是环境研究和火灾安全防备的重要手段，传统的有线定点采集、 人工上报，这种方法正逐渐被新的技术所代替。目前常用的技术是基于无线模块的环 境监测方式，但是在一些用途精度要求不是很高的场所，如单位或家庭火灾安全监测， 这样的产品价格过于昂贵，协议比较复杂，缺少灵活度。针对这一情况，本文利用 12C5A08S2 单片机和 nRF905 设计了一个无线温度采集系统。一般传统的温度传感器 的输出信号均为模拟信号，需经过放大电路和 AD 转换后才能与单片机连接，系统 结构比较复杂。因此采用带有 AD 转换功能的单片机 12C5A08S2 简化了系统外围电 路。nRF905 是 Nordic 公司推出的单片射频发射器芯片，可以自动完成处理字头和 CRC，配置简单方便，功耗低。本文的系统不仅克服了温度采集系统在使用空间上的 局限性，而且大大简化了系统硬件电路。本文设计的无线节点温度采集系统能够用于 实际多点温度采集，结果也表明系统工作稳定，数据可靠，可以应用于室内和室外的 温度监测。 4系统模块硬件设计 系统硬件主要包含：由 DHT11 芯片构成的温湿度采集电路、nRF905 芯片构成的 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 7 7 页页 共共 3131 页页 无线节点模块与 PC 与单片机的串口通信系统。 4.1 NRF905 无线收发模块 nRF905 可以自动完成处理字头和 CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件 自动完成解码，使用 SPI 接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以- 10dBm 的输出功率发射时电流只有 11mA，在接收模式时电流为 12.5mA。nRF905 单 片无线收发器工作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。 nRF905 工作详情 nRF905 采用 Nordic 公司的 VLSI ShockBurst 技术。ShockBurst 技术使 nRF905 能 够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速 MCU 来进行数据处理/时钟覆盖。通过 将与 RF 协议有关的高速信号处理放到芯内，nRF905 提供给应用的微控制器一个 SPI 接口，速率由微控制器己设定的接口速度决定。nRF905 通过 ShockBurst 工作模式在 RF 以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。 在 ShockBurst RX 模式中，地址匹配 AM 和数据准备就绪 DR 信号通知 MCU 一个有效 的地址和数据包已经各接收完成。在 ShockBurst TX 模式中，nRF905 自动产生前导和 CRC 校验，数据准备就绪 DR 信号通知 MCU 数据传输已经完成。总之，这意味着降 低 MCU 的存储器需求也就是说降低 MCU 成本，又同时缩短软件开发时间。 各管脚的详细功能介绍如下表 4.1 所示： 表 4.1 各管脚的详细功能 管脚名称管脚功能说明 1VCC电源电源+3.3-3.6V DC 2TX_EN数字输入工作模式选择 3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接收 4PWR_UP数字输入芯片上电 5Uclk时钟输出（未使用） 6CD数字输出载波检测 7AM数字输出地址匹配 8DR数字输出接收或发射数据完成 9MISOSPI 接口SPI 输出 10MOSISPI 接口SPI 输入 11SCKSPI 时钟SPI 时钟 12CSNSPI 使能SPI 使能 13、14GND地接地 nRF905 有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是 ShockBurstTM 接 收模式和 ShockBurstTM 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。 与射频数据包 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 8 8 页页 共共 3131 页页 有关的高速信号处理都在 nRF905 片内进行，数据速率由微控制器配置的 SPI 接口决定， 数据在微控制器中低速处理，但在 nRF905 中高速发送，因此中间有很长时间的空闲， 这很有利于节能。由于 nRF905 工作在 ShockBurstTM 模式，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。在 ShockBurstTM 接收模式下，当一个包含正确地 址和数据包被接收到后，地址匹配(AM)和数据准备好(DR)两引脚通知微控制器。在 ShockBurstTM 发送模式，nRF905 自动产生字头和 CRC 校验码，当发送过程完成后， 数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。由以上分析可知，nRF905 的 ShockBurstTM 收发模式有利于节约存储器和微控制器资源，同时也减小了编写程序的 时间。下面具体详细分析 4.1.1NRF905 的发送流程和接收流程 典型的 nRF905 发送流程分以下几步： 1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 nRF905，SPI 接口的速率在通信协议和器件配置时确定； 2微控制器 置高 TRX_CE 和 TX_EN，激发 nRF905 的 ShockBurstTM 发送模式； 3nRF905 的 ShockBurstTM 发送：射频寄存器自动开启、数据打包(加字头和 CRC 校验码)、发送数 据包、当数据发送完成，数据准备好引脚被置高； 4AUTO_RETRAN 被置高， nRF905 不断重发，直到 TRX_CE 被置低； 5当 TRX_CE 被置低，nRF905 发送过程 完成，自动进入空闲模式。 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，nRF905 才能接受下一个发送数据包。 nRF905 接收数据流程： 1当 TRX_CE 为高、TX_EN 为低时，nRF905 进入 ShockBurstTM 接收模式； 2650us 后，nRF905 不断监测，等待接收数据； 3当 nRF905 检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高； 4当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高； 5当一个正确的数据包接收完毕，nRF905 自动移去字头、地址和 CRC 校验位， 然后把数据准备好引脚置高； 6微控制器把 TRX_CE 置低，nRF905 进入空闲模式； 7微控制器通过 SPI 口，以一定的速率把数据移到微控制器内； 8当所有的数据接收完毕，nRF905 把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低； 9nRF905 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，nRF905 立 即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 9 9 页页 共共 3131 页页 就知道 nRF905 正在接收数据包，其可以决定是让 nRF905 继续接收该数据包还是进入 另一个工作模式。 节能模式： nRF905 的节能模式包括关机模式和节能模式。 在关机模式，nRF905 的工作电流最小，一般为 2.5uA。进入关机模式后，nRF905 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，nRF905 内部的部分晶体振荡器处于工作状态。nRF905 在 空闲模式下的工作电流跟外部晶体振荡器的频率有关。 器件配置： 所有配置字都是通过 SPI 接口送给 nRF905。SPI 接口的工作方式可通过 SPI 指令 进行设置。当 nRF905 处于空闲模式或关机模式时，SPI 接口可以保持在工作状态。 SPI 接口配置： 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。 射频配置： 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。nRF905 进入关机模式或空闲模式时，寄存器中的内容保持不变。 nRF905 通过 SPI 接口和微控制器进行数据传送，通过 ShockBurstTM 收发模式进 行无线数据发送，收发可靠，使用方便。 数据经过无线传输及接收后再被传输至接受端的单片机中，然后再由 MAX232 将 数据传输至 PC。 4.1.2NRF905 的特点 a)载波检测 当 NRF905 工作在接受模式时，如果有与器件被编程通道相同的载波出现，载波 引脚（CD）被置高，这一特征对于避免工作在相同频率的不同发射机的数据碰撞非常 有效，任何时候当器件准备发射送数据时，应先进入接收模式，判断是否希望的通道 输出可以数据，这就是发射前先监听的协议。 b)地址匹配 当 NRF905 工作在接收模式时，引入的数据包的地址与器件自身地址相同时，地 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第第 1010 页页 共共 3131 页页 址匹配引脚（AM）被置高，使用这个引脚控制被指示在数据准备就绪（DR）信号置 高前，器件正在接收数据，如果数据准备就绪（DR）信号没有置高，例如 CRC 校验 错误，地址匹配引脚（AM）在数据包接收结束时复位置低，这一特征对 MCU 特别有 用。如果地址匹配引脚（AM）被置高，MCU 可以决定等待，观察如果数据准备就绪 （DR）信号被没有置高，说明一个有效地数据包已经接收，或者放弃一个可能已经接 收的有效数据包并改变工作模式。 c)数据准备就绪 数据准备就绪（DR）信号使最大限度地降低软件编程的复杂性成为可能。 在发送模式时，一个完整的数据包发送结束时 DR 置高，告诉 MCU NRF905 已经 准备好新动作，DR 信号在数据包传输开始时或转换为其他模式，如接收模式或 Standby 模式时复位置低。 在自动重发模式时，DR 信号在前导码的开始时置高，在前导码的结束开始时置低， 数据准备就绪