畢業(yè)論文--nrf2401在家居防盜中的應(yīng)用

1、<p>　　nRF2401在家居防盜中的應(yīng)用</p><p>　　【內(nèi)容摘要】 在監(jiān)控系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)從采集設(shè)備到處理終端,監(jiān)測(cè)控制指令從處理終端到采集設(shè)備,均需經(jīng)過傳輸過程這一重要環(huán)節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),或者所處的環(huán)境不允許鋪設(shè)電纜,采集設(shè)備必須與終端設(shè)備分離,此時(shí)只能通過無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本文介紹的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng), 主要由AT89C51單片機(jī)和無(wú)線數(shù)字傳輸芯片nRF2401組成。本系統(tǒng)通

2、過無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,兩端采用半雙工方式通信,兩端數(shù)據(jù)傳輸模塊完全通用。該系統(tǒng)成本低廉,可方便地嵌入到智能家居系統(tǒng)中。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 nRF2401芯片；線數(shù)據(jù)傳輸；家居防盜</p><p>　　The nRF2401 is used in the home of anti-theft </p><p><b>　　Abstract&

3、lt;/b></p><p>　　In the monitoring system, not only data from collection equipment to the handle terminal but also monitor control commands from the handle terminal to collection equipment needs an importa

4、nt part of transmission process. When the data collection points in motion, or the environment does not allow to laying the cables, collection equipment and terminal equipment must be separated, at this time there is onl

5、y way of wireless to transmit the data. In this paper, a system for the wireless data transm</p><p>　　Key words: nRF2401 chip；ireless data transmission；home burglar</p><p>　　目 錄</p>

6、;<p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及所用芯片功能介紹2</p><p>　　2.1 家居防盜系統(tǒng)組成及其工作原理2</p&g

7、t;<p>　　2.2 NRF2401介紹3</p><p>　　2.2.1 nRF2401芯片工作原理3</p><p>　　2.2.2 芯片結(jié)構(gòu)、引腳說明3</p><p>　　2.2.4 nRF2401狀態(tài)字7</p><p>　　2.2.5應(yīng)用電路9</p><p>　　2.2.6 nR

8、F2401的天線介紹9</p><p>　　2.3 紅外探測(cè)裝置原理10</p><p>　　2.4硬件電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.4.1監(jiān)控電路11</p><p>　　2.4.2報(bào)警電路12</p><p>　　2.4.3本系中單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)14</p><p>　

9、　2.4.4本系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.5 PCB板設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.5.1 監(jiān)控部分的PCB制圖16</p><p>　　2.5.2 nRF2401模塊的PCB制圖17</p><p>　　2.5.3報(bào)警部分的PCB制圖18</p><p>　　2.5.4 PCB板的焊接

10、和調(diào)試18</p><p>　　2.5.5 設(shè)計(jì)PCB圖總結(jié)18</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1 NRF2401數(shù)據(jù)收發(fā)程序流程21</p><p>　　3.2 NRF2401初始化及數(shù)據(jù)收發(fā)程序22</p><p><b>　　結(jié)論29</b>&

11、lt;/p><p>　　參考文獻(xiàn)（References）30</p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展, 人民生活水平的不斷提高,電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息化、智能化技術(shù)滲透于人們生活的各個(gè)領(lǐng)域

12、。安全問題也成為工業(yè)生產(chǎn)、人民生活關(guān)心的焦點(diǎn)問題之一。實(shí)現(xiàn)家居信息化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前智能家居系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。</p><p>　　防盜報(bào)警系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)智能家居系統(tǒng)的優(yōu)劣。把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到家居報(bào)警系統(tǒng)中，通過各種傳感器實(shí)時(shí)采集家居的環(huán)境信息，通過無(wú)線的方式將信息傳輸給家居控制中心， 能夠彌補(bǔ)有線設(shè)備的缺陷， 具有價(jià)廉、可靠性高、等優(yōu)點(diǎn)。本人根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和

13、智能家居的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的家居無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用紅外技術(shù)、電子技術(shù)、無(wú)先數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)裝置在安全防護(hù)區(qū)域安放有效防止了人為誤動(dòng)作或誤進(jìn)入；該無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)家居的安全環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控內(nèi)容是室內(nèi)防盜。一旦有上外來人員入侵，該報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息，可以使戶主在得到報(bào)警信息后，立即采取有效的應(yīng)急措施，對(duì)事故進(jìn)行緊急處理。</p><p>　　在監(jiān)控系統(tǒng)中,

14、數(shù)據(jù)從采集設(shè)備到處理終端,監(jiān)測(cè)控制指令從處理終端到采集設(shè)備,均需經(jīng)過傳輸過程這一重要環(huán)節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),或者所處的環(huán)境不允許鋪設(shè)電纜,采集設(shè)備必須與終端設(shè)備分離,此時(shí)只能通過無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本文介紹的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),應(yīng)用ATMEL 公司的AT89C51單片機(jī)控制NORDIC 公司的無(wú)線數(shù)字傳輸芯片nRF2401 ,通過無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向遠(yuǎn)程傳輸,兩端采用半雙工方式通信,兩端數(shù)據(jù)傳輸模塊完全通用。該系統(tǒng)使用靈活、成本

15、低廉,可方便地嵌入到無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。</p><p>　　nRF2401 是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM 頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。其DuoCeiverTM 技術(shù)使nRF2401

16、 可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401 適用于多種無(wú)線通信的場(chǎng)合，如無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無(wú)線鼠標(biāo)、遙控開鎖、遙控玩具等。</p><p>　　利用NRF2401設(shè)計(jì)的防盜報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：用AT89C51單片機(jī)控制，體積小，成本低；用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測(cè)，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；探測(cè)信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié)能且抗干擾；當(dāng)有人試圖闖入室內(nèi)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警。</p><p

17、>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及所用芯片功能介紹</p><p>　　2.1 家居防盜系統(tǒng)組成及其工作原理</p><p>　　我做的家居防盜系統(tǒng)分為監(jiān)控端和報(bào)警端兩個(gè)部分。如圖2.1監(jiān)控端由紅外探測(cè)，控制器和無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成。紅外探測(cè)部分將采集的數(shù)據(jù)傳送到控制器,控制器驅(qū)動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)送出?？刂破鬟x用ATMEL 公司的AT89C51單片機(jī)。無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送部分選用挪威No

18、rdic公司的nRF2401芯片,大小為5 mm ×5 mm。</p><p>　　圖2.1 紅外監(jiān)控端</p><p>　　如圖2.2報(bào)警端由555定時(shí)器U4，揚(yáng)聲器BY，普通紅色發(fā)光二極管VDL1等組成聲光報(bào)警部分，控制器和無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊組成。其中555定時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器。Nrf2401將接受到的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī),單片機(jī)的一個(gè)引腳與555定時(shí)器控制電壓輸入端相連

19、，受其引腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)控制發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)。同時(shí)，單片機(jī)引腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻加到紅色發(fā)光二極管VD13上，VD13將閃爍發(fā)光。達(dá)到聲光同時(shí)報(bào)警的效果。</p><p><b>　　圖2.2 報(bào)警端</b></p><p>　　2.2 NRF2401介紹</p><p>　　2.2.1 nRF2401

20、芯片工作原理</p><p>　　nRF2401是挪威Nordic公司推出的單片無(wú)線收發(fā)芯片,工作于2.4～2.5GHz ISM 頻段，工作電壓為1. 9 V～3. 6 V ,工作溫度為- 40 ℃～ + 85 ℃,有多達(dá)125 個(gè)頻道可供選擇,最高通信速率1 Mbit/ s ,工作參數(shù)全部通過芯片狀態(tài)字配置。nRF2401 提供掉電狀態(tài),在沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)可降低芯片功耗。具有突發(fā)傳遞和直接傳遞兩種工作模式。突發(fā)傳

21、遞模式應(yīng)用在片緩沖器, 以低速率向nRF2401 寫入待發(fā)數(shù)據(jù),以高速率無(wú)線傳輸,盡量降低功耗。直接傳遞模式與傳統(tǒng)RF 器件工作模式一致。芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。其DuoCeiverTM 技術(shù)使nRF2401 可以使用同一天線，同

22、時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401 適用于多種無(wú)線通信的場(chǎng)合。</p><p>　　2.2.2 芯片結(jié)構(gòu)、引腳說明</p><p>　　2.2.2.1 芯片結(jié)構(gòu)</p><p>　　nRF2401 內(nèi)置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、解調(diào)處理器、時(shí)鐘處理器、GFSK 濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器，功率放大器等功能模塊，需要很少的外圍元件，因此使用起來非常方便。

23、QFN24 引腳封裝，外形尺寸只有5×5mm。nRF2401 的功能模塊如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 NRF2401功能模塊</p><p>　　2.2.2.2 引腳說明</p><p>　　表1：nRF2401 引腳</p><p><b>　　2.2.3工作模式</b></p>

24、<p>　　nRF2401 有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機(jī)模式。nRF2401 的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN 和CS 三個(gè)引腳決定，詳見表2。</p><p>　　表2：nRF2401 工作模式</p><p>　　2.2.3.1收發(fā)模式</p><p>　　nRF2401 的收發(fā)模式有ShockBurstTM 收

25、發(fā)模式和直接收發(fā)模式兩種，收發(fā)模式由器件配置字決定，具體配置將在器件配置部分詳細(xì)介紹。</p><p>　　ShockBurstTM 收發(fā)模式</p><p>　　ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿?，但高?1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)

26、進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。nRF2401 的ShockBurstTM 技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。在ShockBurstTM 收發(fā)模式下，nRF2401 自動(dòng)處理字頭和CRC 校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC 校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。&

27、lt;/p><p>　　ShockBurstTM 發(fā)射流程</p><p>　　接口引腳為CE，CLK1，DATA</p><p>　　A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其把CE 置高，使nRF2401 工作；</p><p>　　B. 把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序送入nRF2401；</p><p>　　C. 微控制

28、器把CE 置低，激發(fā)nRF2401 進(jìn)行ShockBurstTM 發(fā)射；</p><p>　　D. nRF2401 的ShockBurstTM 發(fā)射</p><p><b>　　給射頻前端供電；</b></p><p>　　射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC 校驗(yàn)碼)；</p><p><b>　　高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；&

29、lt;/b></p><p>　　發(fā)射完成，nRF2401 進(jìn)入空閑狀態(tài)。</p><p>　　ShockBurstTM 接收流程</p><p>　　接口引腳CE、DR1、CLK1 和DATA(接收通道1)</p><p>　　A. 配置本機(jī)地址和要接收的數(shù)據(jù)包大小；</p><p>　　B. 進(jìn)入接收狀態(tài)，把

30、CE 置高；</p><p>　　C. 200us 后，nRF2401 進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來；</p><p>　　D. 當(dāng)接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC 校驗(yàn)碼)，nRF2401 自動(dòng)把字頭、地址和CRC 校驗(yàn)位移去；</p><p>　　E. nRF2401 通過把DR1(這個(gè)引腳一般引起微控制器中斷)置高通知微控制器；</p>

31、<p>　　F. 微控制器把數(shù)據(jù)從nRF2401 移出；</p><p>　　G. 所有數(shù)據(jù)移完，nRF2401 把DR1 置低，此時(shí)，如果CE 為高，則等待下一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果CE 為低，</p><p><b>　　開始其它工作流程。</b></p><p><b>　　直接收發(fā)模式</b></p>

32、<p>　　在直接收發(fā)模式下，nRF2401 如傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器一樣工作。</p><p><b>　　直接發(fā)送模式</b></p><p>　　接口引腳為CE、DATA</p><p>　　A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，把CE 置高；</p><p>　　B. nRF2401 射頻前端被激活；</

33、p><p>　　C. 所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進(jìn)行處理(包括字頭、地址和CRC 校驗(yàn)碼)。</p><p><b>　　直接接收模式</b></p><p>　　接口引腳為CE、CLK1 和DATA</p><p>　　A. 一旦nRF2401 被配置為直接接收模式，DATA 引腳將根據(jù)天線接收到的信號(hào)開始高低變化

34、(由于噪聲的存在)；</p><p>　　B. CLK1 引腳也開始工作；</p><p>　　C. 一旦接收到有效的字頭，CLK1 引腳和DATA 引腳將協(xié)調(diào)工作，把射頻數(shù)據(jù)包以其被發(fā)射時(shí)的數(shù)據(jù)從</p><p>　　DATA 引腳送給微控制器；</p><p>　　D. 這頭必須是8 位；</p><p>　　E.

35、 DR 引腳沒用上，所有的地址和CRC 校驗(yàn)必須在微控制器內(nèi)部進(jìn)行。</p><p>　　1.2.3.2配置模式</p><p>　　在配置模式，15 字節(jié)的配置字被送到nRF2401，這通過CS、CLK1 和DATA 三個(gè)引腳完成，具體的配置</p><p>　　方法請(qǐng)參考本文的器件配置部分。</p><p>　　2.2.3.3空閑模式&l

36、t;/p><p>　　nRF2401 的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，縮短芯片的起</p><p>　　動(dòng)時(shí)間。在空閑模式下，部分片內(nèi)晶振仍在工作，此時(shí)的工作電流跟外部晶振的頻率有關(guān)，如外部晶振為</p><p>　　4MHz 時(shí)工作電流為12uA，外部晶振為16MHz 時(shí)工作電流為32uA。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在nRF

37、2401 片內(nèi)。</p><p>　　2.2.3.4關(guān)機(jī)模式</p><p>　　在關(guān)機(jī)模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時(shí)的工作電流小于1uA。關(guān)機(jī)模式下，配置字的內(nèi)容也會(huì)被保持在nRF2401 片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。</p><p>　　2.2.4 器件配置</p><p>　　nRF2401 的所有配置工作都是通過C

38、S、CLK1 和DATA 三個(gè)引腳完成，把其配置為ShockBurstTM 收發(fā)模式需要15 字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要2 字節(jié)的配置字。由上文對(duì)nRF2401 工作模式的介紹，我們可以知道，nRF2401 一般工作于ShockBurstTM 收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會(huì)更加簡(jiǎn)單，并且穩(wěn)定性也會(huì)更高，因此，下文著重介紹把nRF2401 配置為ShockBurstTM 收發(fā)模式的器件配置方法。</p>

39、<p>　　ShockBurstTM 的配置字使nRF2401 能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401 工作的過程中，只需改變其最低一個(gè)字節(jié)中的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。ShockBurstTM 的配置字可以分為以下四個(gè)部分：數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得nRF2401 能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC 校驗(yàn)碼；</p><p>　　地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包

40、中地址占用的位數(shù)。這使得nRF2401 能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)；地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道1 的地址和通道2 的地址；</p><p>　　CRC：使nRF2401 能夠生成CRC 校驗(yàn)碼和解碼。</p><p>　　當(dāng)使用nRF2401 片內(nèi)的CRC 技術(shù)時(shí)，要確保在配置字中CRC 校驗(yàn)被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。nRF2401 配置字的各個(gè)位的描述如表3 所示。</p&g

41、t;<p>　　表3：nRF2401 配置字描述</p><p>　　在配置模式下，注意保證PWR_UP 引腳為高電平，CE 引腳為低電平。配置字從最高位開始，依次送入nRF2401。在CS 引腳的下降沿，新送入的配置字開始工作。</p><p>　　2.2.4 nRF2401 狀態(tài)字</p><p>　　nRF2401 具有144 位狀態(tài)字。控制器將

42、nRF2401設(shè)為配置方式,然后由通道1 向nRF2401 寫入狀態(tài)字的配置值,寫時(shí)高位在前。配置方式下控制器寫狀態(tài)字的過程與激活方式下向nRF2401 寫入數(shù)據(jù)的過程完全相同,都經(jīng)由CLK、DR 和DATA 組成的三線接口完成。各狀態(tài)字位功能如下:位143～122 為測(cè)試保留;位121～120 為發(fā)送閉環(huán)PLL ;位119～112 為通道2 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度;位111～104 為通道1 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度;位103～64 為通道2 硬件地址;位63

43、～24 為通道1 硬件地址;位23～18 為地址段長(zhǎng)度;位17 為校驗(yàn)段長(zhǎng)度,值為1是16 bit ,為0 是8 bit ;位16 為校驗(yàn)使能,值為1 是校驗(yàn)有效,為0 是無(wú)效;位15 為啟用通道數(shù),值為1 是兩通道接收,為0 是單通道接收;位14 為通信模式,值為1 表示工作于突發(fā)傳遞模式,為0 表示工作于直接傳遞模式;位13 為通信速率,值為1 是1 kbit/ s ,為0 是250 kbit/ s ; 位12～10 為晶振頻率,

44、值為011 時(shí)頻率是1 6MHz ; 位9 ～ 8 為輸出功率, 值為1 </p><p>　　2.2.4.1　nRF2401 數(shù)據(jù)幀格式</p><p>　　nRF2401 在突發(fā)傳遞模式下的幀格式見圖2.4。</p><p>　　圖2.4　nRF2401 在突發(fā)傳遞模式下的幀格式</p><p>　　PRE2AMBLE 為數(shù)據(jù)包頭,可設(shè)為

45、4 bit 或8 bit 。它的值與ADDRESS 第1 位有關(guān)。當(dāng)ADDRESS 第1 位為0 時(shí),包頭取值為“01010101”,反之則為“10101010”。一幀數(shù)據(jù)從ADDRESS 到CRC 最多包含256 bit 。AD2DRESS 為接收方通道硬件地址段,可設(shè)定為8 bit～40bit ,只有符合本機(jī)硬件地址的數(shù)據(jù)幀才會(huì)被接收。CRC 為數(shù)據(jù)校驗(yàn)段, 可設(shè)定8 bit 或16 bit 校驗(yàn)位。PLYLOAD 段為待發(fā)送數(shù)據(jù)段

46、,長(zhǎng)度為幀長(zhǎng)度減去AD2DRESS 段和CRC 段的長(zhǎng)度。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),控制器將數(shù)據(jù)寫入nRF2401 ,控制其將數(shù)據(jù)按幀格式打包無(wú)線發(fā)送;接收數(shù)據(jù)時(shí),nRF2401一旦檢測(cè)到符合本機(jī)硬件地址的數(shù)據(jù)幀,便將數(shù)據(jù)幀解包,DR 信號(hào)置1 提請(qǐng)控制器讀取數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　2.2.5應(yīng)用電路</b></p><p>　　圖2.5 nRF2401 的應(yīng)用電

47、路</p><p>　　圖2.5 為nRF2401 的應(yīng)用電路，由圖可知，其只需要14 個(gè)外圍元件。nRF2401 應(yīng)用電路一般工作于3V，它可用多種低功耗微控制器進(jìn)行控制。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者可使用單鞭天線或環(huán)形天線，上圖為50 歐姆單鞭天線的應(yīng)用電路。在使用不同的天線時(shí)，為了得到盡可能大的收發(fā)距離，電感電容的參數(shù)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。nRF2401芯片以及其外圍元件電路組成了發(fā)送接收模塊?？紤]到電磁兼容性，nRF240

48、1的應(yīng)用電路單獨(dú)做成一塊PCB。高頻模塊使用雙層PCB，PCB設(shè)計(jì)中大量使用過孔，使頂層和底層的地充分接觸，PCB的空余部分大面積連續(xù)接地。 </p><p>　　2.2.6 nRF2401的天線介紹</p><p>　　對(duì)于一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)來說，需要考慮的一個(gè)問題是天線的設(shè)計(jì)問題，天線的設(shè)計(jì)是一個(gè)精密的工作，一個(gè)良好的天線需要考慮頻帶、阻抗、增益等問題。</p><p&g

49、t;　　下面順便介紹一下基本的天線以及它的工作原理，以便對(duì)本課題中nRF2401的天線進(jìn)行設(shè)計(jì)。一個(gè)天線能定義為任何線或?qū)w，它載送一脈沖和交流電流。這個(gè)電流在線周圍將產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，這場(chǎng)將產(chǎn)生脈沖或變化隨著電流的變化。如果另外一個(gè)線放在附近，通過這個(gè)線的電磁場(chǎng)線將導(dǎo)出一個(gè)電流，這個(gè)電流和原始電流一樣，只是弱一些，如果線圈對(duì)波長(zhǎng)相對(duì)地長(zhǎng)，它將在較長(zhǎng)距離輻射大部分場(chǎng)。最簡(jiǎn)單的天線是鞭狀天線，這是一個(gè)1/4波長(zhǎng)線放在一個(gè)地線層。所有的天線像

50、其它任何電子元件一樣，有至少兩連接點(diǎn)。對(duì)鞭形天線，必須有連接點(diǎn)和地連接，雖然地線層區(qū)只有一個(gè)電路痕跡和一個(gè)電池。鞭形天線和地線層結(jié)合形成一個(gè)完整的電路。叫磁場(chǎng)在鞭形天線和地線層間建立起來。當(dāng)電流通過場(chǎng)時(shí)就形成了整個(gè)電路。理想的地線層要圍著鞭形天線基擴(kuò)展至少1/4波長(zhǎng)，或更多。地線層可被做得更小，但它將影響鞭形天線的性能。在設(shè)計(jì)天線時(shí)，必須考慮地線層面積。天線長(zhǎng)度的測(cè)量應(yīng)該從緊貼地線層的地方，或者從發(fā)射輸出的地方。如果鞭形天線固定在一個(gè)盒

51、子上，和連接一個(gè)有平滑線的發(fā)射器上，此平滑線將變成天線的一部分。為了避免電線的失調(diào)，同軸電纜被用來連接外部天線。在一個(gè)電路板上，</p><p>　　在上圖2.5中，ANT1和ANT2是nRF2401的兩個(gè)天線引腳接口，本課題中只用一個(gè)引腳就行，所以ANT2引出接地。但ANT1的外部則需和上圖中的L1、L2及C10一起組成一個(gè)功率放大器，這樣再通過C10接得算出的天線。通過上面介紹天線的相關(guān)知識(shí)后可以很容易算得本

52、系統(tǒng)天線的尺寸。 </p><p>　　nRF2401的工作頻率為2.4GHz </p><p>　　所以天線長(zhǎng)度為：L= /4=31.25mm</p><p>　　天線寬度為：1.5mm</p><p>　　2.3 紅外探測(cè)裝置原理</p><p>　　由于紅外線通過云霧等充滿懸浮粒子的物體時(shí)不

53、易發(fā)生散射、有較強(qiáng)的穿透能力和抗干擾能力, 且紅外線遙控不易引起串干擾, 目前已廣泛用于家電及部分工業(yè)控制中。隨著智能化的高速發(fā)展, 這種性能優(yōu)良的非接觸控制必將在人類生活中扮演越來越重要的角色。本系統(tǒng)基于紅外技術(shù)設(shè)計(jì), 具有報(bào)警精確度高、誤報(bào)率低、設(shè)備安裝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。</p><p>　　本系統(tǒng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射出紅外線照射到接收管上形成紅外光束警戒線, 發(fā)射管和接收管安裝時(shí)應(yīng)對(duì)射,用來避免交叉誤射干擾。接收管

54、采用3DU31 型光敏三極管。平時(shí)無(wú)人涉足警戒線時(shí), 發(fā)射管VD1發(fā)射的紅外線徑直照在接收管上, 電源電壓通過VD2加到反相器的輸入端，經(jīng)反相為低電平，這時(shí)控制器與反相器相連的引腳為低電平。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗口的適當(dāng)位置，當(dāng)有人闖入時(shí)遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸入端為低電平，這時(shí)控制器與反相器相連的引腳為高電平。當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到位于不同位置的光束被遮擋時(shí)，則由控制器引腳輸出報(bào)警信號(hào)（高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)）。&

55、lt;/p><p>　　2.4硬件電路設(shè)計(jì)　</p><p><b>　　2.4.1監(jiān)控電路</b></p><p>　　監(jiān)控電路除nRF2401模塊原理圖如圖2.6所示?？蓪⒃撾娐贩譃橐韵氯齻€(gè)部分。</p><p><b>　　圖2.6</b></p><p><b>

56、;　　電源電路</b></p><p>　　外來電源經(jīng)過三端穩(wěn)壓器78L05和78L03穩(wěn)壓，最后得到整機(jī)要求的+5V和+3V的穩(wěn)定直流電源。</p><p><b>　　單片機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　U1為AT89C51單片機(jī)。C19，R0，R4和復(fù)位按鈕RESET組成手動(dòng)電平復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位電路；C13，C11以及晶

57、振X2組成時(shí)鐘電路；C40，C41，C42為+5V和+3V電源濾波電容。G1為CMOS6反相器CC4069，起驅(qū)動(dòng)作用。VD1為紅外發(fā)射管，其負(fù)極端接與P0口，P0口設(shè)置為輸出狀態(tài)，當(dāng)P0口為“0”時(shí)，VD1發(fā)紅外光。VD2為紅外接收管，當(dāng)接收到紅外光時(shí)導(dǎo)通，+5V電源通過VD2加到反相器CC4069的輸入端，經(jīng)反相為低電平，這時(shí)P3.0為低電平。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗口的適當(dāng)位置，當(dāng)有人闖入時(shí)遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸

58、入端為低電平，這時(shí)U1的P3.0為高電平。當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到位于不同位置的光束被遮擋時(shí)，則由P2.2口輸出報(bào)警信號(hào)（高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)）。經(jīng)由NRF2401無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送至報(bào)警電路。直至按復(fù)位按鈕RESET或電源開關(guān)S1。由于紅外收發(fā)管之間沒有遮擋時(shí)為正常，有遮擋時(shí)為異常，則當(dāng)P0.0口輸出00H時(shí)，P3.0口的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)為00H。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)</b

59、></p><p>　　nRF2401 工作于突發(fā)傳遞模式,使用通道1。將AT89C51的P2.5、P2. 6和P2. 7 配置成通用I/ O引腳, 與nRF2401 CE 、CS 和PWR-UP 連接, 控制nRF2401 的主工作方式。系統(tǒng)上電時(shí),AT89C51首先置nRF2401 為配置方式,對(duì)nRF2401 狀態(tài)字進(jìn)行配置,隨后置nRF2401 為激活方式,接收狀態(tài), P2.2、P2.3和P2.4也

60、配置成通用I/O 引腳,與nRF2401 DR1 、CLK1 和DATA 連接,進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),AT89C51置CE 為1 ,激活nRF2401 的數(shù)據(jù)處理模板。接收方通道硬件地址和發(fā)送數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)包以P2.4模擬的時(shí)鐘寫入nRF2401 ,隨后AT89C51置CE 為0 ,激活nRF2401 的無(wú)線發(fā)送過程。</p><p><b>　　2.4.2報(bào)警電路</b><

61、;/p><p>　　報(bào)警電路除nRF2401模塊原理圖如圖2.7所示。可將該電路分為以下三個(gè)部分。</p><p><b>　　圖2.7</b></p><p><b>　　電源電路</b></p><p>　　外來電源經(jīng)過三端穩(wěn)壓器78L05和78L03穩(wěn)壓，最后得到整機(jī)要求的+5V和+3V的穩(wěn)定直流

62、電源。</p><p><b>　　單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)</b></p><p>　　U1為AT89C51單片機(jī)。C14，R6，R7和復(fù)位按鈕RESET組成手動(dòng)電平復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位電路；C13，C124以及晶振X2組成時(shí)鐘電路；C40，C41，C42為+5V和+3V電源濾波電容。555定時(shí)器U2，揚(yáng)聲器LS1，普通紅色發(fā)光二極管VDL1等組成聲光報(bào)警電路。其中555定

63、時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端5腳與單片機(jī)AT89C51的P0.0腳相連，受P0.0腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)控制。當(dāng)P0.0為高電平時(shí)控制電壓Uco較高，閾值電壓UT+（=Uco）和UT-（=1/2Uco）也較高；當(dāng)P0.0為低電平時(shí)UT+和UT-也較低。當(dāng)UT+較高時(shí)，電容C11充、放電的電壓幅度較大，因而振蕩頻率較低。反之，當(dāng)UT+較低時(shí)，電容C11充、放電過程中電壓變化幅度較小，充、放電過程完成得較快，故

64、振蕩頻率較高。即當(dāng)P0.0=1時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率較低；當(dāng)P0.0=0時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率高。該輸出脈沖經(jīng)過隔直電容C12加到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。同時(shí)，P0.0腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻R5加到紅色發(fā)光二極管VDL1</p><p><b>　　數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)</b></p><p>　　nRF2401 工作于突

65、發(fā)傳遞模式,使用通道1?！T89C51的P2.3、P2.4和P2.5 配置成通用I/ O引腳, 與nRF2401 CE 、CS 和PWR-UP 連接, 控制nRF2401 的主工作方式。系統(tǒng)上電時(shí),AT89C51首先置nRF2401 為配置方式,對(duì)nRF2401 狀態(tài)字進(jìn)行配置,隨后置nRF2401 為激活方式,接收狀態(tài), P2.6、P2.7和P3.3也配置成通用I/O 引腳,與nRF2401 DR1 、CLK1 和DATA 連接,

66、進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。如果nRF2401 檢測(cè)到符合本機(jī)硬件地址的數(shù)據(jù)幀,便將數(shù)據(jù)幀解包,DR1 信號(hào)置1 提請(qǐng)AT89C51讀取數(shù)據(jù)。AT89C51 檢測(cè)到DR1 高電平后,接收數(shù)據(jù)以P2.3提供的時(shí)鐘從nRF2401 讀出。 </p><p>　　2.4.3本系中單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本課題中運(yùn)用的是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路如下圖2.8所示。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源

67、接通而實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C8取20uF，R6取270歐，R7取1K歐。此外，當(dāng)對(duì)硬件上第一次上電時(shí)，不需按鍵也可對(duì)C51進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，它是通過C8得來。</p><p><b>　　圖 2.8</b></p><p>　　2.4.4本系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，

68、該高增益反相放大的輸出端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器如右圖2.9所示。電路中的電容C3和C4典型值通常選擇為30pF左右。對(duì)外接電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振的振蕩頻率的范圍通常是在1.2MHz～12MHz之間。晶振的頻率越</p><p>　　圖2.9 AT89C51時(shí)鐘電路</p&g

69、t;<p>　　高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印制電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要??；晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的電容</p><p>　　2.5 PCB板設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)硬件

70、設(shè)計(jì)采用EDA軟件Protel DXP。通過把設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)進(jìn)行融合，Protel DXP已經(jīng)具備了當(dāng)今所有的先進(jìn)的電路輔助設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)。PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟。</p><p>　　2.5.1 監(jiān)控部分的PCB制圖</p><p>　　圖2.10是監(jiān)控部分的PCB原理

71、圖。</p><p><b>　　圖2.10</b></p><p>　　在這兩個(gè)板子中通過在原理圖中的封裝導(dǎo)入各個(gè)元器件后，就可大致按照原理圖的布局對(duì)各個(gè)器件進(jìn)行擺放，但這里還是以就近為原則，盡量少讓線與線之間進(jìn)行相互的穿越。擺放好以后就先對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)布線，看看走線的效果如何，但一般自動(dòng)布線的效果不會(huì)怎么樣，這是要做的就是把繞了圈的，分岔的，有直角等不合理的布線拆除

72、后進(jìn)行手動(dòng)的布線。通過上述的方法后再加上耐心和細(xì)心就可以繪制得到比較好的PCB板子了。</p><p>　　2.5.2 nRF2401模塊的PCB制圖</p><p>　　圖2.11為nRF2401模塊的PCB原理圖。</p><p>　　圖2.11 nRF2401模塊PCB電路</p><p>　　在PCB中，由于nRF2401很小所以用的

73、電阻和電容的封裝都是很小尺寸的，而且基本用的都是貼片式的，這樣不僅有利于整體的布局，而且還可以減少電阻和電容對(duì)無(wú)線傳輸?shù)母蓴_。在上圖3.1中可以看到板子的周圍都打上了通孔，這是為了與地連接，減少對(duì)無(wú)線天線傳輸?shù)母蓴_。注意的是，在繪制板子時(shí)，由于被銅線圍住不能與地相連的引腳，都在其中間進(jìn)行了打孔，這樣就解決了這樣的問題。</p><p>　　2.5.3報(bào)警部分的PCB制圖</p><p>　

74、　報(bào)警部分的PCB電路圖，如下圖2.12所示</p><p>　　圖2.12 報(bào)警部分的PCB電路</p><p>　　2.5.4 PCB板的焊接和調(diào)試</p><p>　　PCB板設(shè)計(jì)好后，經(jīng)過專業(yè)的電路生產(chǎn)廠家進(jìn)行生產(chǎn)，然后就需要進(jìn)行元器件的焊接急調(diào)試工作，大批量時(shí)采用貼片進(jìn)行貼片，則需要提供詳細(xì)的技術(shù)資料給貼片廠。焊接好后先檢查PCB板是否有短路現(xiàn)象，通常使

75、用萬(wàn)用表測(cè)試電源與地線是否短路。如果無(wú)短路現(xiàn)象，可先將與電源有關(guān)的元器件焊接在電路板上，上點(diǎn)前再次檢測(cè)是否有短路或電解電筒電極焊反現(xiàn)象，因?yàn)橛锌赡芎附舆^程中會(huì)出現(xiàn)短路或失誤，檢測(cè)無(wú)誤后即可上電，用萬(wàn)用表檢測(cè)輸出電壓是否正確，通?？蛰d電壓比有負(fù)載高0.2～0.6V左右。</p><p>　　2.5.5 設(shè)計(jì)PCB圖總結(jié)</p><p>　　在整個(gè)PCB圖設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中我自己總結(jié)了一些心得體

76、會(huì)</p><p>　　原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，作為一個(gè)初學(xué)者，一定要按流程來，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。下面我重點(diǎn)講一下具體的制板程序中的問題。</p><p><b>　　a PCB封裝</b></p><p>　　說到設(shè)計(jì)PCB圖，就必須的有準(zhǔn)確的PCB元件封裝。元器件封裝是指實(shí)際零件焊接

77、到電路板時(shí)所指示的外觀和焊點(diǎn)的位置,是純粹的空間概念。因此不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝。像電阻，有傳統(tǒng)的針插式，這種元件體積較大，電路板必須鉆孔才能安置元件，完成鉆孔后，插入元件，再過錫爐或噴錫（也可手焊）。</p><p>　　當(dāng)要用一個(gè)元件，元件庫(kù)里沒有，那么元件符號(hào)就得自己畫。同理，你要用一個(gè)封裝，這個(gè)封裝在封裝庫(kù)里如果找不著，也需要自己畫一個(gè)，管腳同你實(shí)際的元件一一對(duì)應(yīng)起來就

78、行了，畫元件符號(hào)關(guān)鍵是要寫對(duì)管腳對(duì)應(yīng)的名稱，這樣電氣連接才不會(huì)錯(cuò)。畫封裝關(guān)鍵是管腳間的距離關(guān)系一定要準(zhǔn)確，以及管腳大小一定要保證可以放得下，此外還得考慮其他影響。一般長(zhǎng)得怪的，自己買的非標(biāo)準(zhǔn)元件都得自己畫封裝。一般有資料的元件，資料的最后都會(huì)有封裝形式的圖。</p><p>　　確定好每個(gè)元器件的封裝形式，就可以將原理圖導(dǎo)入PCB板生成PCB圖。這個(gè)步驟需要建立一個(gè)工程項(xiàng)目，將原理圖與PCB圖放到同一個(gè)工程下。注

79、意，元器件的封裝尺寸的正確與否直接影響到你的PCB板的成功。PCB圖生成后，所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn)，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。</p><p><b>　　b 制作物理邊框</b></p><p>　　封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季?、走線來說是個(gè)基本平臺(tái)，也對(duì)自動(dòng)布局起著約束作用，否則，從原理圖過來的

80、元件會(huì)不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問題麻煩可就大了。還有就是拐角地方最好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過程中有個(gè)別機(jī)器出現(xiàn)面殼ＰＣＢ板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。</p><p><b>　　c元件和網(wǎng)絡(luò)的引入</b></p><p>　　把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫好的邊框中應(yīng)該很簡(jiǎn)單，但是這里往

81、往會(huì)出問題，一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決，不然后面要費(fèi)更大的力氣。這里的問題一般來說有以下一些：</p><p>　　元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問題，有未使用的元件或管腳，對(duì)照提示這些問題可以很快搞定的。</p><p><b>　　d元件的布局</b></p><p>　　元件的布局與走線對(duì)產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，

82、是應(yīng)該特別注意的地方。一般來說應(yīng)該有以下一些原則：</p><p><b>　　1放置順序</b></p><p>　　先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的ＬＯＣＫ功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。最后放置小器件。</p>&l

83、t;p><b>　　2注意散熱</b></p><p>　　元件布局還要特別注意散熱問題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。</p><p>　　在布局完成后，還可對(duì)設(shè)計(jì)文件及有關(guān)信息進(jìn)行返回標(biāo)注于原理圖，使得PCB板中的有關(guān)信息與原理圖相一致，以便在

84、今后的建檔、更改設(shè)計(jì)能同步起來, 同時(shí)對(duì)模擬的有關(guān)信息進(jìn)行更新，使得能對(duì)電路的電氣性能及功能進(jìn)行板級(jí)驗(yàn)證。</p><p><b>　　e布線</b></p><p><b>　　布線原則</b></p><p>　　走線的學(xué)問是非常高深的，每人都會(huì)有自己的體會(huì)，但還是有些通行的原則的。</p><p&

85、gt;　　◆高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好</p><p>　　◆大電流信號(hào)、高電壓信號(hào)與小信號(hào)之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2ＫＶ時(shí)板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受３ＫＶ的耐壓測(cè)試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5ｍｍ以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。）</p><p>　　◆兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互

86、垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。</p><p>　　◆走線拐角盡可能大于９０度，杜絕９０度以下的拐角，也盡量少用９０度拐角</p><p>　　◆同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長(zhǎng)度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補(bǔ)償</p><p>　　◆走線盡

87、量走在焊接面，特別是通孔工藝的ＰＣＢ</p><p>　　◆盡量少用過孔、跳線</p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 NRF2401數(shù)據(jù)收發(fā)程序流程</p><p>　　程序流程圖如圖3.1</p><p><b>　　圖3.1　程序流程<

88、;/b></p><p>　　在配置模式下，將nRF2401配置為ShockBurstTM收發(fā)模式，該模式下使nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401工作過程中，只需改變其最低一字節(jié)中的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式的轉(zhuǎn)換。ShockBurstTM的配置字由數(shù)據(jù)寬度、地址寬度、地址和CRC四部分組成。程序中對(duì)狀態(tài)字后的120位進(jìn)行配置,其值為0x20 4000 DDDD DDDD 00

89、CC CCCC CC83 6E05。配置后nRF2401的通道1數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為8字節(jié)，地址段長(zhǎng)度為32位，通道1硬件地址為0x CCCCCCCC，使能16位CRC校驗(yàn)，單通道接收，工作于突發(fā)傳遞模式下，通信速率為1Mb/s，晶振頻率為16MHz,輸出功率-5dbm，工作頻段為2402MHz。</p><p>　　3.2 NRF2401初始化及數(shù)據(jù)收發(fā)程序</p><p>　　org 000

90、0ljmp main org 0013hjmp rx_byte main:  powe_up equ p2.7  dataio equ p2.3  clk1   equ p2.4  dr1    equ p3.3  ce     equ p2.6  cs

91、60;    equ p2.5  mov 50h,#08h  mov 51h,#08h  mov 52h,#00h  mov 53h,#0ddh  mov 54h,#0ddh  mov 55h,#0ddh  mov 56h,#0ddh   mov 57h,#00h  mov 58h,#0ddh

92、60; mov 59h,#0ddh  mov 60h,#0ddh  mov 61h,#0ddh  mov 62h,#10000011b;前六位為地址位數(shù),后為CRC使能  mov 63h,#01101110b  mov 64h,#02h;以上用于2401初使化  peizhi:     setb cs 

93、0;   mov r3,#08h     mov a, @r0 lop:  rlc</p><p>　　rx_byte: ;接收中斷服務(wù)子程序mov r6,#8h setb dataio shift_down:clr clk1 ;循環(huán)下載數(shù)據(jù)mov c,dataiosetb clk1 rlc a djnz r6,sh

94、ift_down mov @r0,a inc r0 ;數(shù)據(jù)從50h單元開始暫存 jnb dr1,rx_byte  mov a,50h lcall changretiCHANG:        MOV DPTR,#TAB       MOVC A,@A+

95、DPTR       RETTAB:    DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H        DB 99H,92H,82H,83H        DB 80H,90H,88H,83H

96、0;       DB 0C6H,0A1H,86H,8EH</p><p><b>　　end</b></p><p>　　org 0000ljmp main              main

97、:        call build_word        call nrf_in           start:       

98、;        setb ce           lcall delay3ms                &

99、#160;    mov p1,#0fh           mov a,p1           cjne a,#0ffh,next      

100、0; ljmp start    next:  lcall delay12ms           cjne a,#0ffh,next1           ljmp start &

101、#160;  next1:                      mov p0,#0           lcall sendad

102、dr    djnz r4,next1    lcall tx_byte                    jmp start</p><p>　　build_wor

103、d:  mov p1,#0ffh  mov p2,#0ffh  mov p3,#0ffh  mov r1,#70h    mov r4,#04h  mov 70h,#08h  power_up equ p2.7  ce     equ p2.6  cs  

104、60;  equ p2.5  clk1   equ p2.3  dataio equ p2.2  dr1    equ p2.4  mov 47h,#08h  mov 48h,#08h  mov 49h,#1ch  mov 4ah,#08h  mov 4bh,#08h 

105、mov 4ch,#00h;\2  mov 4dh,#0d0h  mov 4eh,#0ddh  mov 4fh,#0ddh  mov 50h,#0ddh   mov 51h,#00h;以channel 1  mov 52h,#0ddh  mov 53h,#0ddh  mov 54h,#0ddh  mov 55h,#0ddh

106、0; mov 56h,#10000011b;前六位為地址位數(shù),后為CRC使能  </p><p>　　nrf_in:  clr power_up  clr clk1  clr ce  clr cs  clr dataio  setb power_up  lcall delay3ms  setb cs &#

107、160; mov r5,#0fh  mov r0,#4ahpeizhi:        mov r3,#08h     mov a, @r0      lop: clr clk1       nop 

108、60;    nop      rlc a      mov dataio,c     next3: setb clk1        nop     

109、;    nop        djnz r3,lop        inc r0        djnz r5,peizhi setb dr1   

110、     clr cs;使配置開始工作         lcall delay5us          ret</p><p>　　delay3ms:  mov r3,#10   

111、  d1:  mov r2,#150     d2:  djnz r2,d2          djnz r3,d1           ret</p><

112、;p>　　delay12ms: lcall delay3ms           lcall delay3ms           lcall delay3ms    lcall delay3ms

113、           ret</p><p>　　tx_byte: mov a,@r1;裝載待發(fā)送的數(shù)據(jù)或地址入2401mov r6,#08h shift_up:clr clk1noprlc a ;循環(huán)裝載數(shù)據(jù)nopmov dataio,csetb clk1 ;clk上升沿采樣數(shù)據(jù)nopdjnz

114、r6,shift_upclr celcall delay3msret</p><p>　　sendaddr: mov a,#0ddh;裝載待發(fā)送的數(shù)據(jù)或地址入2401mov r6,#08h shift_u: clr clk1nop rlc a ;循環(huán)裝載數(shù)據(jù)mov dataio,csetb clk1 ;clk上升沿采樣數(shù)據(jù)nopdjnz r6,shift_uret</p>&

115、lt;p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能家居的特點(diǎn)，提出了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成方案，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)，使其具有很好的移植性和擴(kuò)展性。經(jīng)過兩個(gè)月的努力我完成了從設(shè)計(jì)所需芯片的選擇，電路原理圖的設(shè)計(jì)，PCB圖的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)到元器件焊接、調(diào)試等工作。設(shè)計(jì)完成了利用AT89C51和nRF2401 芯片設(shè)計(jì)

116、的家居防盜系統(tǒng), 該系統(tǒng)具有成本低,體積小,應(yīng)用靈活 的特點(diǎn)。系統(tǒng)采用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測(cè)，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；探測(cè)信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié)能且抗干擾；具有良好的通用性和可靠性,當(dāng)有人試圖闖入室內(nèi)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警。</p><p>　　從設(shè)計(jì)的開始到整個(gè)設(shè)計(jì)的完成，我對(duì)制板程序中的PCB封裝，元件和網(wǎng)絡(luò)的引入，元件的布局都有了基本的掌握。在整個(gè)PCB圖設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，作為一個(gè)初學(xué)者，一

117、定要按流程來，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。</p><p>　　參考文獻(xiàn)（References）</p><p>　　nRF2401 data sheet Nordic company, 2004.</p><p>　　張崇，于曉林，劉建平. 單片2.4GHz無(wú)線收發(fā)一體芯片nRF2401及其應(yīng)用[J]. 國(guó)外電子元器件

118、，2004，(6)：34-36.</p><p>　　龐志. 家居智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].國(guó)際智能建筑，2003. </p><p>　　楊小川. PROTEL DXP設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程[M]. 清華大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　黃濤，褚淑杰. 基于紅外通信的智能家居系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2005，21(1)：141- 142.</p&g

119、t;<p>　　趙負(fù)圖著. 光電檢測(cè)控制電路手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003，246-318.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　衷心感謝我的指導(dǎo)老師 老師和 老師，感謝他在論文的選題、研究和撰寫過程中所給予的悉心指導(dǎo)，感謝他在這3個(gè)月對(duì)我在學(xué)習(xí)上的關(guān)心和幫助。同時(shí)他們敏銳的思維、豐富的經(jīng)驗(yàn)和工作的態(tài)度給我留下