温湿度检测设计毕业论文(4)

（7）小体积（7.65x5.08x23.5mm），可表面贴装； （8）具有可靠的CRC数据传输校验功能； （9）片内装载的校准系数可保证100%互换性; （10）电源电压范围为2.4～5.5V;

（11）电流消耗,测量时为550μA，平均为28μA，休眠时为3μA。

5、传感器的引脚及功能 传感器的引脚如图4.2所示

各引脚功能如下：

（1）GND：接地端；

（2）（2）DATA：双向串行数据线； （3）（3）SCK：串行时钟输入；

（4）（4）VDD电源端：0.4～5.5V电源端； （5）（5～8）NC：空管脚码。

6、与单片机连接电路

SHT11与单片机连接电路如图4.3所示。其中引脚2连接上拉电阻后与单片机引脚17相连，引脚3连接上拉电阻后与单片机引脚16相连。

图4.3 SHT11与单片机连接图

2.4.2收发器NRF24L01的特性 1、收发器NRF24L01的选择依据

nRF24L01 是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器、输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。且具有极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为-6dBm 时，电流消耗为9.0mA， 接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。nRF24L01不需要复杂的通信协议且完全对用户开放，仅通过一个标准的同步串行总线接口与外围控制器连接，同系列产品之间可以自由通信，并且比蓝牙产品更便宜。所以nRF24L01是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片[9]。基于以上特点，该无线传输模块满足本次设计的需要。

2、NRF24L01的主要特性

1、GFSK调制，硬件集成OSI链路层； 2、具有自动应答和自动再发射功能； 3、片内自动生成报头和CRC校验码； 4、数据传输率为l Mb/s或2Mb/s； 5、SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s；

6、125个频道与其他nRF24系列射频器件相兼容； 7、QFN20引脚4 mm×4 mm封装； 8、供电电压为1.9 V～3.6 V；

3、NRF24L01引脚分布

NRF24L01引脚分布如图5.1所示，各引脚功能如表1所示

图5.1 NRF24L01引脚图

引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

名称 CE CSN SCK MOSI MISO IRQ VDD VSS XC2 XC1 VDD_PA ANT1 ANT2 VSS VDD IREF VSS VDD DVDD VSS

引脚功能 数字输入 数字输入 数字输入 数字输入 数字输出 数字输出 电源 电源 模拟输出 模拟输入 电源输出 天线 天线 电源 电源 模拟输入 电源 电源 电源输出 电源

描述

RX 或TX 模式选择 SPI 片选信号 SPI 时钟 从SPI 数据输入脚 从SPI 数据输出脚 可屏蔽中断脚 电源+3V 接地0V 晶体震荡器2 脚

晶体震荡器1 脚/外部时钟输入脚 给RF 的功率放大器提供的+1.8V 电源

天线接口1 天线接口2 接地0V 电源+3V 参考电流 接地0V 电源+3V 去耦电路电源正极端

接地0V

表1 NRF24L01各引脚功能分布表

4、工作模式

通过配置寄存器可将NRF24L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，其工作模式如表2所示。

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 1 1 1 1 0

PRIM_RX

1 0 0 0 - -

CE 1 1 1→0 1 0 -

FIFO寄存器状态

-

数据在TX FIFO 寄存器中 停留在发送模式，直至数据发送完

TX_FIFO为空 无数据传输

-

表2 NRF24L01工作模式

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。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。

5、工作原理

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TX FIFO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，TX FIFO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RX FIFO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。在写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式。SPI操作及时序如图5.2,5.3所示。

图5.2 SPI读操作

图5.3 SPI写操作

6、配置字

SPI口为同步串行通信接口，最大传输速率为10 Mb/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。

nRF24L0l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。nRF24L01 的配置寄存器共有25个，常用的配置寄存器如表3所示。

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