科 毕业设计 基于nrf401的无线通讯系统设计 1

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1、1、绪论单片微型计算机，作为微型计算机家族中的一员、发展中的一个分支，以其独特的结构和优点，越来越深受各个应用领域的关注和重视，应用十分广泛，发展极快。在国内，尽管开发与应用单片微机的时间不长，但在MCS－48系列单片微机的基础上，很快就已开发和应用功能更强大、更完善的8位高档MCS-51系列单片微机，且成效显著。目前已广泛而成功地应用于自动测控、智能仪表、各类设备、军事装置以及家用电器、社会用品等各个方面，大大地促进了我国实现四个现代化的进程。1976年9月，美国Intel公司的MCS－48单片微机问世，它成为单片微机划时代的里程碑，标志着大规模集成技术和计算

2、机技术的伟大成就：在一块单晶体芯片上集成了一台计算机！其后针对不同用户的需要，又研制出各种机种，形成了MCS－48系列单片微机。随着单片式无线通信芯片技术的发展，无线通信被越来越多新应用和新产品采用。作为新的无线标准，蓝牙(BluetoothTM)让更多用户认识了无线通信。在无需许可的频段，称作ISM频段内的通信集成电路的需求更是高速增加，挪威NordicVLSIASA公司针对这一新兴市场提供一系列收发机和发射机，满足不同无线应用的需要。对便携式设备或电池供电设备的需求是推动无线方案日新月异的因素之一。消费者已经习惯了带红外等无线方式控制的家用电器，尽管这些无线

3、方案存在范围和方向上的局限；另外在汽车的遥控门锁(RemoteKeylessEntry，RKE)钥匙中也使用了ISM频段的单向无线技术。使用大多数遥控系统时遇到的不便之处是无法返回给控制者反馈信息。在安全系统、汽车告警或选项和菜单繁多的高级高保真音响中，如果配备廉价的无线技术并在遥控器中增加一块小型显示，设备就能向用户显示其状态或状态的改变。正如许多技术供应商所发现的，只要扩大无线通信范围并且建立双向无线通信-双工通信，就会出现许多新应用。本文将讨论的无线数据传输模块是采用挪威NordicVLSIASA公司研制开发的nRF401芯片的无线通信核心技术。它具有通信

4、速率高，功耗低，应用简便，直接与单片机串口通信，无需复杂的曼彻斯特编码，无须申请频率使用许可证，开发简单等特点，可广泛应用于基站、网络、移动及便携式数据通信产品、自动读表(AutomaticMeterReading，AMR)、无线数据通信、警报和安全系统、无线键盘、无线操纵杆、家庭自动化、无线计算机外设、汽车、遥测和玩具等。由于单片微机极适合我国的国情和需要，所以单片微机在我国开发、应用虽仅十几年的历史，应用却已十分广泛，并已形成了一支相当规模的单片微机开发、应用高科技队伍，正进行的以普及单片微机开发、应用为特征的传统工业改造，进一步促进了我国工业自动化进程的局

5、面已经形成，并将飞速发展。３７2、nRF401芯片的介绍nRF401是一个为433MHzISM频段设计的真正单片UHF无线收发芯片，它采用FSK调制解调技术。nRF401最高工作速率可以达到20K，发射功率可以调整，最大发射功率是+10dBm。nRF401是北欧集成电路公司（NORDIC）的产品，它要求非常少的外围元件（约10个），无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4MHz晶体，收发天线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，有两个工作频宽（433.92/434.33MHz）。nRF401是一个20脚的芯片，其中包括了高

6、频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，是目前集成度最高的无线数传产品。天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线，nRF401还具有待机模式，这样可以更省电和高效。nRF401的工作电压范围可以从2.7-5V。nRF401满足欧洲电信工业标准（ETSI）EN300200-1V1.2.1。2.1、概述2.1.1nRF401的内部结构框图图1nRF401内部框图与外围元件３７2.1.2nRF401的技术特性表1NRF401的主要技术特性参数数值单位频率（频道1/频道2）433.92/434.33MHz调制方式FSK调制度15KHz最大

7、输出发射功率(400,3V)10dBm灵敏度－105dBb最大速率20Kbit/s工作电压2.7－5.25(典型值3)V接收电流250uA发射电流8mA待机电流8uA*注意：PWR_UP管脚间歇供电，占空比2%，周期200ms。2.1.3nRF401在不同工作模式下的时序表2不同工作模式下的时序模式变换名称最大延时运行状态TXRXTtr3ms运行模式RXTXTrt1msSTD.BYTXTst2msSTD.BYRXTsr3msVDD=0TXTvt4ms待机模式VDD=0RXTvr5ms2.1.4nRF401的管脚定义及其描述图2nRF401的管脚定义３７表3nRF

8、401的管脚描述管脚名称