基于nRF24L01的无线温湿度检测系统设计 - 图文(3)

该系统主要由STC89C51单片机，nRF24L01无线射频模块，液晶显示，温湿度传感器，时钟模块和电源模块组成如图2-2。

图2-2 接收端系统原理图

11 3 系统硬件设计

3.1 单片机主控模块

STC系列单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机，片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、A\\D、PWM等模块，其中STC89C51的基本功能与普通的51单片机完全兼容。

时钟电路图:

时钟模块选用时钟芯片DS12C887。它将晶体振荡器电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方，组成一个加厚的集成电路模块，其原理图如图3-1所示。

图 3-1 时钟模块原理图

其功能和特点

? 在没有外部电源的情况下可工作10年 ? 自带晶体振荡器及锂电池

? 可计算到2100年前秒、分、小时、周、日、月、年七种日历信息并带闰

年补偿

? 用二进制码或BCD码代表日历和闹钟信息

? 有12小时和24小时两种制式，12小时制有AM 和PM 提示 ? 数据／地址总线复用

? 内建128BRAM，14B时钟控制寄存器，l14B通用RAM ? 可编程方波输出、总线兼容中断 ? 三种可编程中断：

12 ——时间性中断，可产生每秒一次至每天一次中断 ——周期性中断122ms到500ms ——时钟更新结束中断

复位电路电路图：

复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种方式，按键手动复位又分为按键电平复位和按键脉冲复位。而本次设计选择按键电平复位，按复位键后复位端通过电阻与VCC电源接通。如图3-2所示，因为采用了12MHz,每机器周期为1us，则只需要2us以上时间的高电平，在RST引脚（在电容器C3的负端）出现高电平后的第二个机器周期执行复位，利用电容充电来实现，在接电的瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降，当按下RESET键，此时电源VCC经过电阻R1、R2分压，在RESET端产生复位高电平。

图 3-2 复位电路

3.2 无线射频模块nRF24L01

nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM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Shock Burst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-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA;接收时，工作电流只有12.3 mA，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。

13 3.2.1 nRF24L01引脚功能

nRF24L01的封装及引脚排列如图 所示。各引脚功能如下：

图3-3 nRF24L01封装图

CE：使能发射或接收;

CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01： IRQ：中断标志位； VDD：电源输入端； VSS：电源地；

XC2，XC1：晶体振荡器引脚;

VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V； ANT1,ANT2：天线接口； IREF：参考电流输入。

3.2.2 工作模式

通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表所示。

待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；

待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式； 待机模式下，所有配置字仍然保留。

14 在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。

表1：nRF24L01四种工作模式

模式 接收模式 发射模式 发射模式 待机模式2 待机模式1 掉电

PWR_UP 1 PRIM_RX CE 1 1 FIFO寄存器状态 - 1 0 1 数据在TX FIFO 寄存器中 1 0 1→0 停留在发送模式，直至数据发送完 1 0 1 TX FIFO 为空 1 - 0 无数据传输 0 - - - 3.2.3 nRF24L01模块与单片机的连接原理图

nRF24L01单端匹配网络：晶振，偏置电阻，去耦电容。

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