无线收发系统的设计

基于ATmega16和nRF905的无线收发系统设计CDIO电科3第4组

前言无线技术应用：工业、医疗、军事、科学优点：1.方便快节；2.经济节约；3.安装便捷。发展趋势：•基于语音、数据和视频无线网络的手机；

•手机、PDA(个人数字助理)和PC用蓝牙个人区域网(PAN)；

•802.11、以太局域网：b、g和n。

方案用ATMEGA16L单片机和nRF905无线射频器收发组成的一种无线数据传输系统。被传输数据单片机制控nRF905收发芯片收发天线电源接收数据显示电源模块NRF905的数据发送过程芯片nRF905简介nRF905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，采用32引脚QFN封装(5×5mm)，工作于433／868／915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频段。采用FSK调制解调技术，频道之间的转换时间小于650μs。组成: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、一个晶体振荡器和一个调制器组成.特点

低功耗ShockBurst工作模式;多通道工作—ETSI/FCC兼容;极少的材料消耗;无需外部SAW滤波器;输出功率可调至10dBM;传输前监听的载波检测协议;当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输;侦测接收的数据包当地址正确输出地址匹配信号.应用

无线数据通讯;家庭自动化;无线遥控;报警及安全系统;监测;汽车;遥感勘测;无线门禁;玩具

单片机控制电路(1)速度快

AVR单片机在单一时钟周期内能够执行功能强大的指令，每MHz可实现MIPS的处理能力，是具有最高MIPS／mW能力的8位单片机。AVR单片机采用大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。其快速存取RISC寄存器文件由32个通用工作寄存器组成。(2)片内资源丰富

内含8通道10位AD转换器的最高采样率为15kSPS，可满足本系统所要求的8kSPS的要求；SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)控制器可简化单片机与串行DAC和无线收发芯片之间的通讯，减少连线；而512字节的EEPROM则可在掉电时存储用户信息：该单片机有两个外部中断，可确保单片机及时响应并处理最新收到的信息。(3)可重复擦写并可在系统编程(ISP)

AVR单片机ATMEGA16L中的程序存储空间采用的是Flash存储技术，因此，该单片机的内部存储单元可在线重复擦写1000次以上。(4)低功耗

AVRATMEGA16L单片机的工作电压范围为2.7～5.5V，同时具有休眠省电功能(POWERDOWN)及闲置(IDLE)低功耗功能，此时的一般耗电在1～2.5mA之间。由于本系统以移动性和低功耗见长，因此，采用此单片机芯片可以满足系统对功耗的要求。(5)带有同步串行接口SPI

SPI是一种同步串行外围总线系统接口，它可以使微处理器与各种外围设备以同步串行方式进行信息交换。SPI总线一般使用四根信号线：SCK(串行时钟)、MISO(主机输入／从机输出)、MOSI(主机输出／从机输入)和SS(低电平有效的从机选择)。利用SPI总线可以在软件控制下构成各种系统。无线收发设计电路

本系统的无线发射接收电路主要利用nRF905与外围器件构成的电路组成，其主要部分是天线。简而言之，就是一个特定形状的导体，它可以将电流转化为射频能量并以电波形式发射出去．或将无线电波接收进来。任何一个无线系统都有天线，天线设计的好坏直接影响无线系统的收发能力。下图所示是用nRF905差分连接的环形天线图。

系统软件设计

本系统中的无线数据传输主要由无线数据收发器nRF905、ATMEGA16单片机和显示部分组成。nRF905收发器与单片机ATMEGA16L间通过SPI口进行通信。因此，软件设计过程中的重点是nRF905数据的发送和接收过程。nRF905的数据发送过程1.当MCU有遥控数据节点时，接收点的地址(TX-address)和有效数据(Tx-payload)将通过SPI接口传送给nRF905。设计时应使用协议或MCU来设置接口速度。可用MCU设置TRX-CE，并使TX-EN为高电平来激活nRF905的ShockBurst传输。通过nRF905的ShockBurst可使无线系统自动上电，并完成数据包(应加前导码和CRC校验码)的数据码发送(100kbps，GFSK，曼切斯特编码)。2.如果AUTO-RETRAN被设置为高电平，那么，nRF905将连续地发送数据包，直到TRX-CE被设置为低电平为止；而当TRX-CE被设置为低电平时，nRF905则结束数据传输，并将自己设置为standby模式。单片机处理过程nRF905的数据接收过程首先，在650μs以后，nRF905将不断监测空中的信息；当nRF905发现有和接收频率相同的载波时，其载波检测(CD)被置为高电平；此后，当nRF905接收到有效地址时，地址匹配(AM)被置为高电平；

在这之后，当nRF905接收到有效的地址包(CRC校验正确)时，nRF905将去掉前导码、地址和CRC位，同时将数据准备就绪位(DR)置为高电平，并用MCU设置TRX-CN为低电平，以进入standby模式，从而使MCU能够以合适的速率通过SPI接口读出有效的数据；当所有的数据读出后，nRF905将AM和DR设置为低电平，以便使nRF905准备进入ShockBurstRX、ShockBurstTX或Powerdown模式。

结束语该系统采用了比较完善的软件、硬件设计以及抗干扰措施，这样，就可以保证系统工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入实际应用，而且稍作改动就可以应用到小区传呼、工业数据采集、生物信号采集，无线遥控等其它一些短距离无线通信领域，以实现无线数据的双向传输，具有较好的市场应用价值。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计算的功率理论功率Ps、PT：按理论循环计算的功率

Ps(PT)<pi轴功率P：压缩机轴的输入功率绝热指示效率等温指示效率机械效率总效率（绝热、等温）