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nRF905无线通信系统设计
物联网技术是当前信息领域中研究的热点,无线传感器网络作为物联网领域中一个重要的技术组成,可以实现特殊环境连续不断地进行数据采集、事件检测、事件标识、位置监测和节点控制,无线通信模块的这些特性使得无线传感器网络的应用前景非常广阔,能够广泛应用于环境监测和预报、智能家居、建筑物状态监控、城市交通、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着无线传感器网络的深人研究和广泛应用,无线传感器网络逐渐深入到人类生活的各个领域而受到国内外研究人员的重视。本文设计了一种基于Atmega16单片机和nRF905射频芯片的无线通信系统。该系统适用于低功耗、短距离、小数据量的点对点无线数据传输和交换应用。
1系统总体设计
本文设计无线通讯模块是由数据发送模块和数据接收模块两个完全相同的节点模块构成,数据接收和发送模块都选用Atmega16单片机作为主控制器,由单片机控制射频芯片nRF905实现无线数据的收发。数据发送节点的Atmega16单片机采集上位机或数据采集模块的数字信号,经处理器处理后传送给节点内nRF905无线通信模块,由无线通信模块经调制和功率放大后将数据发送出去。数据接收节点通过节点内的nRF905无线通信模块接收来自数据发送节点的数据,解调后传给节点的主控制器———Atmega16单片机,单片机经过判断和处理,发送相应的处理命令,完成一次数据通信任务。
2系统硬件设计
无线通信节点模块的主控制器选AVR系列的Atmega16单片机,其外围电路有:RS232电平转换电路、USB接口电路、1602液晶显示模块、nRF905无线模块以及蜂鸣器提示音电路等。
单片机最小系统设计
本系统选用价格便宜的Atmega16单片机作为主控制器。该系列单片机是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器,以低功耗特性被广泛用于各个领域。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz,从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。该款单片机内部集成了A/D转换模块,无需专用的模/数转换器;同时与传统的8051单片机系列相比增加两个可编程的串行USART接口。该单片机具有40个引脚,16kBFlash片内程序存储器,1kB的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,一个6向量2级中断结构,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,片内晶振及时钟电路等功能,完全满足本系统需求。
无线射频收发器
本文设计的无线通信模块采用挪威Nordic公司的nRF905单片射频收发器,该模块采用先进的VLSIShockBurst技术,通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内,通过一个SPI接口实现与应用微控制器的通信,并编程配置接口的数据通信速率。nRF905具有ShockBurstRX和ShockBurstTX等多种工作模式,分别是接收模式、发送模式、关机模式和空闲模式;nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三个引脚决定,可有效降低应用的平均电流消耗和对MCU的存储器需求,具有单片、低电压、低功耗等优点。系统硬件电路是以Atmega16单片机和nRF905模块为核心元件,由单片机的I/O端口