基于单片机的无线病房呼叫器的研制【文献综述】

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1、毕业论文文献综述信息与计算科学2.4G无线传输技术一、无线技术的发展社会的不断发展，无线的优点已经逐步显现。如：无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制；无线通信可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便；无线通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的；而有线通信则有地理的限制、较长的响应时间。无线通信在可靠性、可用性和抗毁性等方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更能体现其优越性。随着无线技术的成熟，工业、医疗等行业也开始越来越多地使用2.4G通信。2.4G无线技术的频段处于2400MHz～2525MHz之间，主要应用与科学、医药

2、、农业等。该频段是国际规定的免费频段，无需任何费用，这就为2.4G无线技术的可发展性提供了有利的条件。2.4G无线技术不同于之前的27MHz无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27MHz有着绝对的优势。这个优势决定了它的超强抗干扰性以及最大可达10米的传输距离。此外2.4G无线技术还拥有理论上2M的数据传输速率，比蓝牙的1M理论传输速率提高了一倍。这就为以后的应用层提高了可靠的保障。各种无线传输技术对比如表1所示。表1　各种无线传输的对比红外红外的特点是有效接收距离短，且无法支持多方位传输；电力消耗大，抗干扰能力差。27MHz射频接收距离短，传输速率较低，抗干

3、扰能力一般，只能进行单向信号传递，容易出现信号中断和无线频段互相干扰的现象。调频传输距离较长，可全方位接收信号，抗干扰能力较高，仅支持单向信号传递。蓝牙在传输距离、速度等方面具有绝对优势，但在微处理器和协议使用许可方面的高要求，使得产品价格一直居高不下，对国内大部分消费者来说还是难以承受的。2.4G传输速率可媲美蓝牙，功耗却大大降低；采用完全开放式的网络协议，在价格上具有绝对优势；传输距离可达10米，虽然小于蓝牙，但是足够日常的音乐欣赏了。二、nRF24L01无线射频芯片nRF24L01是现在市场上最典型的，利用2.4G无线技术开发设计而成的芯片，它是一款新型单片射频收发器件，工作

4、于2.4GHz～2.5GHzISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA；接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。1.　nRF24L01的工作原理3发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在

5、发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除；若未收到应答，则自动重新发射该数据（自动重发已开启），若重发次数（ARC）达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便在次重发；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时，若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有

6、数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。接收数据时，首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。2.　nRF24L0l的配置字nRF24L0l的配置寄存器共有25个，所有的配置字都由配置寄存器定义，这些配置寄存器可通过SPI口访问。SPI口为同步

7、串行通信接口，最大传输速率为10Mb/s，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。但针对单个字节而言，要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。3.　nRF24L0l的防干扰能力　由于2.4G频段没有使用授权限制，目前家用电器、手机、无线网络都集中在此频段，干扰问题难以避免。而nRF24L0l芯片采用的调频技术有效的解决了频段干扰问题。跳频技术(Frequency-H