本文的控製部件選用AT89C51型單片機。由於這種芯片隻有SPI通tong信xin接jie口kou，而er目mu前qian常chang用yong的de單dan片pian機ji都dou沒mei有you這zhe種zhong接jie口kou，因yin此ci需xu要yao對dui該gai芯xin片pian的de通tong信xin時shi序xu進jin行xing模mo擬ni
，所suo以yi在zai控kong製zhi器qi裏li編bian程cheng時shi要yao嚴yan格ge按an照zhao芯xin片pian工gong作zuo時shi序xu進jin行xing。

 

 

NRF24L01芯片是具有2.4GHz內嵌基帶通信協議引擎功能的收發芯片。通過SPI接口對芯片內部寄存器映射操作，可以使其在空中的傳輸速度最大達到2Mb/s。

 

該芯片主要特點包括GFSK調製技術：126RF頻道滿足多點通信需要1~2Mb/s空中數據傳輸速率內置硬件CRC檢錯和點對點通信地址控製：發送方電源可以通過編程輸出0dBm，-6dBm
，-12dBm
，-18dBm：芯片可以通過軟件設置地址
，確保通過地址認證雙方才能通信：接收方采用集成通道過濾器，可編程的增益設置：主機接口采用4根SPI硬件接口線
，最大8Mb/s傳輸速率，3個32字節的TX與RX的FIFO寄存器，5V容抗輸入。

 

該芯片引腳功能如圖1所示
，引腳1為CE數字信號輸入，引腳2為CSN數字信號輸入，引腳3為SCK數字信號輸入，引腳4為MOSI數字信號輸入
，引腳5為MISO數字信號輸出，引腳6為IRQ數字信號輸，引腳7，15

，18為VDD電源，引腳8，14，17為VSS電源，引腳9為XC2模擬輸出
，引腳10為XC1模擬輸入，引腳11為VDD_PA電源輸出，引腳12為ANT1射頻
，引腳13為ANT2射頻，引腳16為IREF模擬輸入，引腳19為DVDD電源，引腳20為VSS電源。

 

在硬件搭建時特別要注意在SPI接口與51單片機的P0引腳相接時需要接10kΩ的上拉電阻，其餘的接口不需要。VCC引腳接入電壓範圍為1.9~3.6V，不能在這個區間之外

，超過3.6V將會燒毀模塊，推薦電壓3.3V。因為這樣可以直接和NRF24L01模塊的I/O口線連接。如果是其他係列的單片機
，其電源是5V，單片機I/O口輸出電流如果超過10mA時需要串聯電阻分壓，否則容易燒毀模塊。例如AVR係列單片機電源是5V
，需串接2kΩ的電阻。

 

圖1NRF2401芯片引腳功能圖

 

 

NRF24L01芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01配合網絡晶振
、解耦電容、偏極電阻一起工作構造穩定射頻通信模塊。該芯片是貼片結構
，模塊占用空間少，如圖2所示。

 

圖2由NRF24L01芯片構成的通信模塊電路圖

 

　　

電源電路如圖3所示，B1是9V蓄電池或者鋰電池，能夠反複充電。C1，C2,C3，C4都是濾波電容，起到一次與二次濾波作用。D1，D2是穩壓二極管
，使輸出端的電壓穩定在理想的水平電壓。芯片7805是三端穩壓集成電路芯片，具有正電壓輸出。其電路內部還有過流
、過熱及調整管等保護電路，最終目的把9V電源轉變成穩定5V輸出，為後續設備供電。

 

 

係統通信電路如圖4所示。本電路中應用單片機AT89C51作為控製芯片，對NRF24L01主通信模塊的接口時序模擬和對數據的發送與接收進行處理。

 

圖3電源電路圖

 

圖4係統通信電路圖

 

 

如果單片機通信電路與單片機通信電路通信，則兩個硬件電路和圖4相同
，隻是在軟件設計時需在每個通信端設定不同的通信地址
，以辨認每個通信端口。若是單片機通信電路與PC機或者具有COM口的設備電路通信，則需要一個轉接電路，其硬件電路如圖5所示。

 

圖5SPI接口與MAX232通信硬件電路圖

 

在圖5所示的電路中，單片機左側是一塊MAX232芯片，其作用是將PC機中的232電平與單片機的TTL電平匹配。最左側是9芯母接頭，在使用時可接在計算機COM口上與計算機通信。單片機右側接一塊射頻通信模塊。由於此塊單片機同樣沒有SPI接口，所以需要用普通接口軟件模擬SPI接口
，其編程要嚴格按SPI端口的通信邏輯時序。

 

 

通信芯片可以工作在四種模式下，即:配置模式、空閑模式

、關機模式和收發模式。工作模式由PWR_UPregister、PRIM_RXregister和CE三個寄存器共同決定。在工作模式的收發模式中推薦使用EnhancedShockBurst收發模式，因為在這種工作模式下，係統的程序編製會更加簡單


，並且穩定性也會更高。兩種算法流程圖如圖6所示。

 

圖6發射流程與接收流程

 

 

(1)提出基於射頻的無線通信技術方案
，並且按照該方案搭建硬件電路。

 

(2)設計單片機控製算法，在PC機中編好上位機軟件，執行機構能迅速執行預定結果
，反應時間小於1ms。

 

(3)在執行機構遇到障礙時，能返回準確命令，使上位機捕捉到相應信息
，直接反映雙向通信效果好。

 

(4)係統穩定可靠
，數據傳輸丟失率很小
，低於0.01%。

 

(5)芯片互換性好
，可根據不同傳輸距離選擇不同芯片，軟件不需改動。

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