基于NRF24L01的无线通信系统

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1、滨江学院课程论文题目基于NRF24L01的无线通信系统设计专业—通信工程学生姓名金建超学号20092334022二O—二年十二月二十九日基于nRF24L01的2.4GHz无线通信系统设计摘要：提出一种基于NORDIC公司生产的2.4GHz无线收发芯片nRF24L01的短距离无线数据传输系统设计方法。介绍了系统的实现方案和硬件选型，该系统以ATmega8L为控制核心，PTR6000为无线传输模块；详细描述了硬件电路和软件程序设计方法，其中软件设计包括单片机主程序设计和PTR6000通信程序设计等;在硬件和软件设计的基础上，通过实验仿真验证了系统的正确性和可靠性，为系统实际应用提供了依据，最终达到

2、了设计的要求。关键词:nRF24L01；ATmega8L；无线通信引言2.4GHz频段是全球开放的ISM频段，使用者无需申请许可证，给开发者和用户带來了很大方便；同时2.4GHz无线射频技术采用专用的数据通道，并且搭载有跳频技术和数据加密，出现相似频段的可能性大大降低从而减少了信号Z间的干扰，保证了传输的稳定性。因为具有这些优点，蓝牙，ZigBee,Wi-Fi等短距离无线数据通信均工作在2.4GHzISM频段。在一般应用场合，以上这些技术显得过于复杂，其成本也过高，很难满足快速开发和低成本的要求。因此，目前迫切需要一种低成本、低功耗、能够快速开发应用的方案，來实现设备的无线连接。该文提出一种利

3、用工作频率为2.4GHz的无线收发芯片nRF24L01,进行短距离的点对点的无线通信系统设计方案。1实现方案及硬件选型1・1系统实现方案系统的冃的是在单片机的控制下实现数据的无线传输，硬件电路结构如图1所示。源路电电单片机无线传输筷块5nr无线传输模块一单片机1]■t—■te一H■H=-■一[>Hh-振路晶电-H键盘电路7■Hf@图1硬件电路结构该系统主要以单片机为控制处理核心，由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输；电源电路提供系统所需各种电压；复位电路提供单片机所需的复位信号；晶振电路提供单片机的时钟信号；指示电路用来指示无线传输模块的工作状态；键盘电路用来发送各种类型的指令和数据

4、；显示电路用来显示系统接收到的指令和数据。1.2硬件选型设计采用低成本、性能好的NORDIC公司生产的nRF24T_I)l芯片來完成。nRF24L01是单片射频收发芯片，工作在全球开放的2.4GHz频段，有多达125个频道可供选择；可通过SI1写人数据，并且有自动应答和自动再发射功能；芯片功耗非常低，以一6dBm的功率发射时，工作电流只有9mA,接收时工作电流只有12・3mA；多种低功率工作模式使节能设计更方便，并且市场上有不少以它为核心的模块，便于购买。PTR6000就是以nRF24I/)l为核心的无线收发模块，它可以通过软件设定地址，同时设置6路接收通道地址，特别方便点对多点无线通信。其内

5、部全面的寄存器配置，能够更全面地对无线数据传输的细节进行控制。所以本次的无线数传模块选用了PTR6000,它的硬件接口如图2所示。PIN3CE•模式控制PIN4CSN»PIN5SCK•PIN6MOSI1PIN7MIS—PIN8IRQAIVI—PTR6000SPI接口中斷输出在待机或掉电模式下，单片机通过SP1接口配置PTR6000的工作参数；在发射/接收模式下，单片机通过SP接口发送和接收数据；中断输出接I=IIRQAM可提供如下3种中断输出：发送完成中断TX—DR、接收完成中断RXDR、最大发送次数到MAX—RTo由于PTR6000的工作电压为1.9〜3.6V,AVR系列单片机也工作在低电压

6、，并且具有SPT接口，正好满足了这一点要求；考虑到显示部分使用串行方式，所使用的I/O口不是很多，ATmega8L足以满足要求，为了降低设计成本，控制芯片选择ATmega8Lo2.硬件电路设计2・1电源、复位和晶振电路设计为了缩短开发周期，设计中由交流220V转直流12V的部分由市场上的电源模块來代替。虽然ATmegaSL可工作在2.7〜5.5V宽电压，但是由于PTR6000工作在1.9-3.6V,超出这个电压范圉就有被烧坏的可能，因此在用三端稳压管7805将12v转换为5V后，还要用1117将5V的直流电转换到3.3V,这样PTR6000和AtmegaSL都能正常工作。此外，为了适应移动测试

7、的需要，设计的电路上还配备了电池槽，以便用2节干电池为系统提供3V直流电压。设计釆用简单的阻容复位电路，由于ATmegaSL是低电平复位，电源经1K电阻和22心电解电容接地，复位线从电阻和电容之间引出，接到ATmegaSL的复位引脚。为了获得较高的振荡频率，设计采用了外接8MIlz晶体振荡器。由于AVR单片机独特的熔丝位设置，很容易造成单片机的锁死现象，因此在设置有关时钟的相关位时要格外小心。当然