无线遥控设计——电子工程系“电创杯”竞赛论文

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1、电子工程系第三届“电创杯”竞赛论文无线遥控组号：39参赛队员：李国化 夏九 杨振雷无线遥控设计一、 总体概述：本系统有六大部分组成分PS/2电脑键盘控制部分、双单片机控制部分、无线数字收发部分、摄相头采集部分、高频放大发射部分、电视观察接收信号图像部分。二、 题目分析及方案论证：本题中要求发射大于10米，且多通道。所以可采用高频无线数字收发模块。如NRF 系列数字收发模块。可选用单片机给数字模块进行控制和配置寄存器，及用SPI给数字模块发送数据。1 、NRF系列数字收发模块选择方案论证1.1 NRF401可以达到题目要求 所设计的无线数传模块由单片射频收发芯片nRF401、AT89C52微控制

2、器和MAX3316接口芯片构成，工作在433.92434.33MHz频段； nRF401是北欧集成电路公司（NORDIC）的产品，是一个为433MHz ISM频段设计的真正单片UHF无线收发芯片，满足欧洲电信工业标准（ETSI）EN300 200-1 V1.2.1。它采用FSK调制解调技术，最高工作速率可以达到20K，发射功率可以调整，最大发射功率是+10dBm。nRF401的天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线。它要求非常少的外围元件（约10个），无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4MHz晶体，收发天线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯

3、特编码，有两个工作频宽（433.92/434.33MHz）,工作电压范围可以从2.7-5V，还具有待机模式，可以更省电和高效。 nRF401无线收发芯片的结构框图如图1所示：内部结构可分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路及串行接口几部分。发射电路包含有：射频功率放大器、锁相环（PLL），压控振荡器（VCO），频率合成器等电路。基准振荡器采用外接晶体振荡器，产生电路所需的基准频率。 其主要特性如下: 工作频率为国际通用的数传频段 FSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合； 采用PLL频率合成技术，频率稳定性极好； 灵敏度高，达到-105dBm（nRF401）； 功耗小，接收状态

4、250 A，待机状态仅为8 A（nRF401）； 最大发射功率达 +10dBm ； 低工作电压（2.7V），可满足低功耗设备的要求； 具有多个频道，可方便地切换工作频率 ； 工作速率最高可达20Kbit/s（RF401）； 仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件，基本无需调试； 因采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距离最远可达1000米 (与具体使用环境及元件参数有关)。TX与RX之间的切换 当从RX切换到TX模式时,数据输入脚(DIN)必须保持为高至少1ms才能收发数据。当从TX切换到RX时，数据输出脚（DOUT）要至少3ms以后有数据输出。 Standby与

5、RX之间的切换 从待机模式到接收模式，当PWR_UP输入设成1时，经过tSR时间后,DOUT脚输出数据才有效。对 nRF401来说，tST最长的时间是3ms。 从待机模式到发射模式，所需稳定的最大时间是tST。 Power Up与TX间的切换 从加电到发射模式过程中，为了避免开机时产生干扰和辐射，在上电过程中TXEN的输入脚必须保持为低，以便于频率合成器进入稳定工作状态。当由上电进入发射模式时，TXEN必须保持1ms以后才可以往DIN发送数据。 从上电到接收模式过程中，芯片将不会接收数据，DOUT也不会有数据输出，直到电压稳定达到2.7V以上，并且至少保持5ms。如果采用外部振荡器，这个时间可

6、以缩短到3ms。 在实际应用中，微控制器采用Atmel公司的AT89C52，分别用单片机的P1口各管脚控制nRF401的DIN、DOUT、TXEN、PWRUP、CS这五个脚即可。 接口芯片采用美信公司的RS232转换芯片MAX3316，完成单片机和计算机RS232接口的电平转换及数据发送、接收、请求、清除功能。在nRF401芯片使用时，设定好工作频率，进入正常工作状态后，通过单片机根据需要进行收发转换控制，发送接收数据或进行状态转换。在设计程序时，要注意各状态转换的时延。nRF401的通讯速率最高为20kbit/s，发送数据之前需将电路置于发射模式；接收模式转换为发射模式的转换时间至少为1ms

7、；可以发送任意长度的数据；发射模式转换为接收模式的转换时间至少为3ms。在待机模式时，电路进入待机状态，电路不接收和发射数据。待机模式转换为发射模式的转换时间至少为4ms；待机模式转换为接收模式的转换时间至少为5.0ms。这里给出系统和程序的工作流程图 1.2 单片射频收发器nRF905也可达到要求 nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.93.6V，32引脚QFN封装(5由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器， ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通

8、信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。nRF905适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域。NRF905比NRF401先进多了。能充分满足题目要求。2. 芯片结构、引脚介绍及工作模式 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。nRF905的详细结构如图1所示。2.2引脚介绍 表1：nRF905引脚 n

9、RF905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，详见表2。2.1ShockBurstTM模式与射频数据包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工作于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ShockBur

10、stTM接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后，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nRF905的发送流程和接收流程。2.2发送流程 典型的nRF905发送流程分以下几步：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nRF905的ShockBurst

11、TM发送模式；C. nRF905的ShockBurstTM发送：l 数据打包(加字头和CRC校验码)；2 发送数据包；3 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不断重发，直到TRX_CE被置低；E. 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。2.3接收流程A. 当TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurs

12、tTM接收模式；B. 650us后，nRF905不断监测，等待接收数据；C. 当nRF905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，地址匹配引脚被置高；E. 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把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；I. nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。当

13、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。2.4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。nRF9

14、05在空闲模式下的工作电流跟外部晶体振荡器的频率有关。2.5 器件配置所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。SIP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。2.6SPI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

15、字节数等信息。2.7射频配置射频配置寄存器和内容如表3所示： 表3：射频配置寄存器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。2.8 应用电路nRF905在使用中，根据不同需要，其电路图不尽相同，图2所示为典型的应用原理图，该电路天线部分使用的是50单端天线。在nRF905的电路板设计中，也可以使用环形天线，把天线布在PCB板上，这可减小系体积。 3. NRF2401芯片是2.4G

16、高频无线数字收发模块 nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.42.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。2401无线收发一体芯片和蓝牙一样，都工作在自由频段，能够在全球无线市场畅通无阻。2401支

17、持多点间通信，最高传输速率超过1MBit，而且比蓝牙具有更高的传输速度。它采用方法设计，只需少量外围元件便可组成射频收发电路。与蓝牙不同的是，nRF 2401没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是，nRF 2401比蓝牙产品更便宜。所以nRF 2401是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。3.1. 芯片结构、引脚说明nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。QFN24引脚封装，外形尺寸只有55mm。nR

18、F2401的功能模块如图1所示。3.2芯片结构作模式工nRF2401有工作模式有四种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三个引脚决定，详见表2。 表2：nRF2401工作模式 3.3 收发模式nRF2401的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。3.4.ShockBurstTM收发模式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(1Mbps)发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得

19、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。nRF2401的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，nRF2401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，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。3.4.1 ShockBurstTM发射流程接口引脚为CE，CLK1，DATAA. 当微控制器有数据要发送时，

20、其把CE置高，使nRF2401工作；B. 把接收机的地址和要发送的数据按时序送入nRF2401；C. 微控制器把CE置低，激发nRF2401进行ShockBurstTM发射；D. nRF2401的ShockBurstTM发射 给射频前端供电； 射频数据打包(加字头、CRC校验码)； 高速发射数据包； 发射完成，nRF2401进入空闲状态。3.4.2 ShockBurstTM接收流程 接口引脚CE、DR1、CLK1和DATA(接收通道1)A. 配置本机地址和要接收的数据包大小；B. 进入接收状态，把CE置高；C. 200us后，nRF2401进入监视状态，等待数据包的到来；D. 当接收到正确的数

21、据包(正确的地址和CRC校验码)，nRF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去；E. nRF2401通过把DR1(这个引脚一般引起微控制器中断)置高通知微控制器；F. 微控制器把数据从nRF2401移出；G. 所有数据移完，nRF2401把DR1置低，此时，如果CE为高，则等待下一个数据包，如果CE为低，开始其它工作流程。3.5.1直接收发模式在直接收发模式下，nRF2401如传统的射频收发器一样工作。3.5.2直接发送模式接口引脚为CE、DATAA. 当微控制器有数据要发送时，把CE置高；B. nRF2401射频前端被激活；C. 所有的射频协议必须在微控制器程序中进行处理(包括字头、地址

22、和CRC校验码)。3.5.3直接接收模式接口引脚为CE、CLK1和DATAA. 一旦nRF2401被配置为直接接收模式，DATA引脚将根据天线接收到的信号开始高低变化(由于噪声的存在)；B. CLK1引脚也开始工作；C. 一旦接收到有效的字头，CLK1引脚和DATA引脚将协调工作，把射频数据包以其被发射时的数据从DATA引脚送给微控制器；D. 这头必须是8位；E. DR引脚没用上，所有的地址和CRC校验必须在微控制器内部进行。 3.5.4 配置模式在配置模式，15字节的配置字被送到nRF2401，这通过CS、CLK1和DATA三个引脚完成，具体的配置方法请参考本文的器件配置部分。3.5.5 空

23、闲模式nRF2401的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是，实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。在空闲模式下，部分片内晶振仍在工作，此时的工作电流跟外部晶振的频率有关，如外部晶振为4MHz时工作电流为12uA，外部晶振为16MHz时工作电流为32uA。在空闲模式下，配置字的内容保持在nRF2401片内。3.5.6 关机模式在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般此时的工作电流小于1uA。关机模式下，配置字的内容也会被保持在nRF2401片内，这是该模式与断电状态最大的区别。3.6. 器件配置nRF2401的所有配置工作都是通过CS、CLK1和DATA三个引脚完成，把其配置为S

24、hockBurstTM收发模式需要15字节的配置字，而如把其配置为直接收发模式只需要2字节的配置字。由上文对nRF2401工作模式的介绍，我们可以知道，nRF2401一般工作于ShockBurstTM收发模式，这样，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高，因此，下文着重介绍把nRF2401配置为ShockBurstTM收发模式的器件配置方法。ShockBurstTM的配置字使nRF2401能够处理射频协议，在配置完成后，在nRF2401工作的过程中，只需改变其最低一个字节中的内容，以实现接收模式和发送模式之间切换。ShockBurstTM的配置字可以分为以下四个部分：数据宽度：声明射频数

25、据包中数据占用的位数。这使得nRF2401能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码；地址宽度：声明射频数据包中地址占用的位数。这使得nRF2401能够区分地址和数据；地址：接收数据的地址，有通道1的地址和通道2的地址；CRC：使nRF2401能够生成CRC校验码和解码。当使用nRF2401片内的CRC技术时，要确保在配置字中CRC校验被使能，并且发送和接收使用相同的协议。nRF2401配置字的各个位的描述如表3所示。在配置模式下，注意保证PWR_UP引脚为高电平，CE引脚为低电平。配置字从最高位开始，依次送入nRF2401。在CS引脚的下降沿，新送入的配置字开始工作。3.7. 应用电路图2为n

26、RF2401的应用电路，由图可知，其只需要14个外围元件。nRF2401应用电路一般工作于3V，它可用多种低功耗微控制器进行控制。在设计过程中，设计者可使用单鞭天线或环形天线，上图为50欧姆单鞭天线的应用电路。在使用不同的天线时，为了得到尽可能大的收发距离，电感电容的参数应适当调整。3.6. PCB设计PCB设计对nRF2401的整体性能影响很大，所以PCB设计在nRF2401收发系统的开发过程中主要的工作之一，在PCB设计时，必须考虑到各种电磁干扰，注意调整电阻、电容和电感的位置，特别要注意电容的位置。nRF2401的PCB一般都是双层板，底层一般不放置元件，为地层，顶层的空余地方一般都敷上

27、铜，这些敷铜通过过孔与底层的地相连。直流电源及电源滤波电容尽量靠近VDD引脚。nRF2401的供电电源应通过电容隔开，这样有利于给nRF2401提供稳定的电源。在PCB中，尽量多打一些通孔，使顶层和底层的地能够充分接触。4.三种方案比较论证 nRF401工作速率最高达20Kbit/s应用时偏低。 接口芯片采用美信公司的RS232转换芯片MAX3316，完成单片机和计算机RS232接口的电平转换及数据发送、接收、请求、清除功能。在nRF401芯片使用时，设定好工作频率，进入正常工作状态后，通过单片机根据需要进行收发转换控制，发送接收数据或进行状态转换。在设计程序时，要注意各状态转换的时延。通信协

28、议的设计nRF401是程序繁杂难以在短时间内调试好。平时大多数情况下应处于关闭状态，由于无线部分硬件上是不具备自动唤醒功能的，为了达到节能的目的，必须通过软件方式采用合理的通信协议以保证节能同时不丢失数据。接收模式转换为发射模式的转换时间至少为1ms；可以发送任意长度的数据；发射模式转换为接收模式的转换时间至少为3ms。在待机模式时，电路进入待机状态，电路不接收和发射数据。待机模式转换为发射模式的转换时间至少为4ms；待机模式转换为接收模式的转换时间至少为5.0ms。延时问题也需要程序弥补不好调试。 nRF905工作速率最高达100Kbit/s,频道之间的转换时间小于650us。与射频数据包有

29、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。与nRF401相比与相当大的改进。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；微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的ShockBurstTM发送模式；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；当数据发送完成，数据准备好引脚被置高当TRX_CE被置

30、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。nRF2401芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401内置地址

31、解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。该器件有125个频点，能够实现点对点、点对多点的无线通信，同时可采用改频和跳频来避免干扰。2401最大传输速率可达1Mbit/s，其最大发射功率为-5，在比较理想环境中，其室内传输距离可达5090米，室外传输距离可达100-200米。2401的灵敏度为90，工作电压为1.93.3，工作温度范围为4080。在ShockBurstTM收发模式下，nRF2401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

32、动加上字头和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。1 ShockBurstTM发射流程接口引脚为CE，CLK1，DATAA. 当微控制器有数据要发送时，其把CE置高，使nRF2401工作；B. 把接收机的地址和要发送的数据按时序送入nRF2401；C. 微控制器把CE置低，激发nRF2401进行ShockBurstTM发射；D. nRF2401的ShockBurstTM发射1 给射频前端供电；2 射频数据打包(加字头、CRC校验码)；3 高速发射数据包；4 发射完成，nRF2401进入空闲状态。2 ShockBurstTM接收流程接口引脚CE、DR1、CLK1

33、和DATA(接收通道1)A. 配置本机地址和要接收的数据包大小；B. 进入接收状态，把CE置高；C. 200us后，nRF2401进入监视状态，等待数据包的到来；D. 当接收到正确的数据包(正确的地址和CRC校验码)，nRF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去；E. nRF2401通过把DR1(这个引脚一般引起微控制器中断)置高通知微控制器；F. 微控制器把数据从nRF2401移出；有空闲模式降低功耗，发送数据打包，G. 所有数据移完，nRF2401把DR1置低，此时，如果CE为高，则等待下一个数据包，如果CE为低，开始其它工作流程。3.直接发送模式接口引脚为CE、DATAA. 当微控制

34、器有数据要发送时，把CE置高；B. nRF2401射频前端被激活；C. 所有的射频协议必须在微控制器程序中进行处理(包括字头、地址和CRC校验码)。4.直接接收模式接口引脚为CE、CLK1和DATAA. 一旦nRF2401被配置为直接接收模式，DATA引脚将根据天线接收到的信号开始高低变化(由于噪声的存在)；B. CLK1引脚也开始工作；C. 一旦接收到有效的字头，CLK1引脚和DATA引脚将协调工作，把射频数据包以其被发射时的数据从DATA引脚送给微控制器；D. 这头必须是8位；E. DR引脚没用上，所有的地址和CRC校验必须在微控制器内部进行。nRF2401通过ShockBurstTM收发

35、模式进行无线数据发送，收发可靠度高。总结：nRF401电路焊接多、程序繁杂，调试不好实现，发送频率低，频道转换时间长，容易丢数据包，出错率高。所以不选用nRF401。nRF905 发送频率可以，由微控制口SPI写发送数据，ShockBurstTM发送模式；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；当数据发送完成，数据准备好引脚被置高当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。可是nRF905的微控制器配置的SPI及寄存器配置繁杂给系统调试带来麻烦。射频寄存器的各位的长度是固定所有信息都有SPI来实现。所以不选用

36、nRF905。nRF2401发射功率大，本身功耗低，灵敏度高，并且有nRF905的所有优越性的无线数字收发性能，且使我们的系统调试更加快速。也是与整个系统匹配的最佳选择。它的直接发送模式和直接接收模式是优于其它模块的特色。所以最终选择nRF2401。结果也证明了nRF2401确实是实现无线数字收发的可靠选择。四、硬件系统设计：1、硬件控制系统PS/2电脑键盘89C2051Max23289S52单片机PS/2电脑键盘因为整个系统需要控制的键许多。十六个通道，两个电机控制，发送数据等控制键很多，所以不用单键及小键盘，通过键盘编码传给89S52单片机，然后89S52与89C2051经过Max232实

37、现单片机与单片机串行通信。如图示：这样设计增加控制键又省去了不必要的设计麻烦。 2、微控制系统单片机之间实现串行通信 选择89S52是因为它可通过Max232与电脑通信可观测单片机发送的数据，可以对设计串行通信发送的数据分析和改进程序。就是因为89S52这些功能才使整个系统可以应用PS/2电脑键盘。 利用两个单片机是因为两个CPU可以提高工作效率。另外NRF2401的工作电压小于单片机的工作电压而89C2051可低电压工作。所以用89C2051实现微控制对NRF2401控制及传送数据。同时也降低了功耗，串行通信的程序中有校验程序，从而避免了错码，使NRF2401发送的数据完全正确。只有无错码才

38、能达到无线遥控的操作正确，这样才能提高整个系统的性能。 3、无线数字发射系统利用89C2051对NRF2401传送数据和对NRF2401寄存器配置，以及对NRF2401的控制。从而实现无线数字发射4、无线数字接受系统 与无线数字发射系统相似用NRF2401接受数据包传给89C2051，再由89C2051与89S52 串行通信传递数据，经89S52解码后选择相应通道。如图所示：选择显示相应通道工作89S52单片机NRF2401接收到数据89C2051单片机5通道显示系统显示用大型号发光二极管显示。89S526摄相头采集系统 摄相头前后及左右旋转89S52控制信号电机转动天线发 射2射高频放大摄相

39、头采集图象 电机驱动芯片此功能是无线遥控拓展，是实现更好的无线遥控必然趋势。由此项高级功能才能完备整个系统的安全、无误的进行工作。 7监控系统设计 利用小电视机对摄相头采集、发射的图象进行接受。如图示： 图象接收发射电视监控图像显示89S52单片机串行口通信89C2051单片机NRF2401数字收发模块PS/2电脑键盘 8时钟显示系统 无论工作在什么地方都需要有时间显示，在本系统中电子钟是本系统的辅助单元。可以使整个大的系统更有合理的应用价值。为操作者提供舒适环境。本系统用单片机控制，七位共阳极数码管显示有74LS04，74LS07进行驱动，且可调时等功能。 9 总结；整个的系统可用下列图示说

40、明：发射部分：图象接收发射NRF2401数字收发模块89C2051单片机串行口通信89S52单片机PS/2电脑键盘电视监控图像显示接受部分监控图象发射摄相头左右旋转前进后退十六通道显示89S52单片机串行口通信89C2051单片机NRF2401数字收发模块接收五、软件系统设计： 本系统主要是三大部分：单片机与单片机串行通信程序，对PS/2键盘编码及译码程序，单片机对nRF2401的控制及传递数据程序。1单片机与单片机串行通信程序2对PS/2键盘编码及译码程序3单片机对nRF2401的控制及传递数据程序。六、功能测试及结果分析：七、参考书目：黄智伟 编著 无线数字收发电路设计电路原理与应用实例周

41、立功 等编著速成与实践增强型80C51单片机黄智伟 等编著 训练教程全国大学生电子设计竞赛 附录：部分程序1. 1单片机对nRF2401的控制及传递数据程序#include /脚的定义#define RxD P3_0#define TxD P3_1#define TxLED P3_4#define RxLED P3_5#define PWR_UP P1_7#define CE P1_6#define CS P1_2#define CLK1 P3_2#define DR1 P1_1#define DATA P1_0/测试用nRF2401寄存器数据const unsigned test_confi

42、g18= 0x8e,0x08,0x1e, 0x08,0x08, 0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee, 0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee, 0xa3,0x2f, 0x64 ;/RF2401寄存器数据const unsigned configbyte18= 0x8e,0x08,0x1c, 0x08,0x08, 0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee, 0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee, 0xa3,0x6f, 0x64 ;unsigned char rx_data_buf1; unsigned char increase_data;unsign

43、ed char task_switch;unsigned char get_tx_data_for_pc();void system_init(void);void write_spi_one_byte(unsigned char data_buf);void config_2401(void);void config_test(void);void delay_ms(unsigned int delay_counter);void send_data(unsigned input_data);void send_data_rf(void);void transmit_mode(void);void main(void);/系统初始化void system_init(void) unsigned char i; PWR_UP=0; CE=0; CS=0; CLK1=0; DATA=0; for(i=0;i0) i=data_buf&j; if(i=0) DATA=0; else DATA=