1、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
2、射频发射器芯片 。工作电压为1.93.6 V，采用32引脚QFN封装(55 mm)，工作于433868915 MHz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650s。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
3、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MIPSmW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(Serial Peripheral Interface，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51
4、2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AVR ATMEGA16L单片机的工作电压范围为2.75.5 V，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12.5 mA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SPISPI是一种同步
5、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
6、计,本系统中的无线数据传输主要由无线数据收发器nRF905、ATMEGA 16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
7、数据包(应加前导码和CRC校验码)的数据码发送(100 kbps，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650s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
8、(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ShockBurst RX、ShockBurst TX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。,
