基于nRF2401智能家居的自组织网络节点设计

物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化智能家居设备的快速发展使得物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化成为一个重要的研究领域。

在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化的任务中，我们将关注如何设计和优化智能家居设备的自组织网络，以提高设备之间的通信和协作效率。

首先，物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化需要考虑设备之间的通信和协作。

智能家居设备涵盖了各种智能设备，如智能灯具、智能门锁、智能家电等。

这些设备需要通过无线通信网络进行数据传输和控制。

因此，在设计物联网中智能家居设备自组织网络时，我们需要考虑设备之间的通信协议和协作机制。

例如，通过合适的通信协议和协作机制，智能家居设备可以实现数据的共享和协同控制，从而更好地满足用户的需求。

其次，在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化中，网络的可靠性和安全性是重要的考虑因素。

智能家居设备的自组织网络需要能够快速自适应网络环境的变化，并保持稳定的连接。

为此，我们需要设计一种自组织网络拓扑结构，能够在设备加入和离开网络时动态调整网络结构，以保持设备之间的连接稳定性。

另外，考虑到用户隐私和设备的安全，我们需要在网络设计中加入安全机制，如身份验证、数据加密等，以保护用户的数据和设备的安全。

此外，在物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化中，我们还要考虑网络的能耗和效率。

智能家居设备通常由电池供电，因此能耗是一个关键问题。

为了降低设备的能耗，我们可以通过设计网络睡眠机制，例如设备在空闲时进入低功耗模式，以减少能量消耗。

同时，我们还可以使用能量管理算法来优化网络的能耗，使得网络中的智能家居设备能够更有效地利用能量资源，并延长设备的续航时间。

最后，物联网中的智能家居设备自组织网络设计与优化还需要考虑网络的扩展性和可扩展性。

随着智能设备的数量不断增加，网络需要能够支持大规模的设备连接和数据传输。

因此，在网络设计中，我们需要考虑如何设计一个可扩展的网络架构，以满足未来智能家居设备的快速增长需求。

基于MSP430和NRF2401的WSN节点设计0 引言无线传感器网络WSN(wireless sensor network)是一种自组织网络，它由大量低成本、资源有限的传感节点设备组成，节点间协同工作实现某一特定任务。

由于无线传感网络所具有的易扩展、自组织、分布式结构和实时性的特点，无线传感网络的应用已经由军事领域扩展到其他许多领域，例如环境监测、气候监测、目标追踪、工业自动化等方面，此外还为未来的远程医疗和空间探索提供了很大的应用空间。

无线传感器网络体系结构如图1 所示，通常包括传感器节点、汇聚节点(sinknode)、外部网络和用户界面。

大量传感器节点随机部署在感知区域(Sensorfield)内部或附近，能够通过自组织方式构成网络，传感器节点将采集到的数据沿着其他传感器节点逐跳进行传输，在传输过程中所采集的数据可能被多个节点处理，经过多跳路由后到汇聚节点，再由汇聚节点通过外部网络把数据传送到处理中心进行集中处理。

1 系统硬件设计无线传感器网络终端节点的硬件一般包括数据处理单元、无线传输单元、传感采集单元和电源供应单元。

如图2 所示，传感采集单元可以根据应用背景选择相应的测量物理量的传感器，电源供应单元部分由于系统大部分处于低功耗模式，可以采用7 号电池解决。

下面着重介绍数据处理单元、无线传输单元。

1．1 数据处理单元MSP430 是具有超低功耗特点的16 位单片机，本方案选用MSP430F148，其功耗电流已经达到了μA级。

16 位CPU 和高效的RISC 指令系统，无外扩的数据地址总线，在8MHz 时可达到125ns 的指令周期，具有16 个快速响应中断，能及时处理各种紧急事件。

丰富的片内外围功能模块：12位的A／D 转换器ADC12 内包括采样／保持功能的ADC 内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。

有8 个外通道，4。

基于nRF24L01模块的无线通信系统设计摘要温度是一个非常重要的参数。

在工业、医疗、军事和生活等许多地方，都需要用到测温装置来检测温度。

传统直接布线测量不满足要求，特别是在某些环境恶劣的工业环境和户外环境，通过直接布线测量不现实。

因此采用无线传输温度检测尤为必要。

目前有些设计能够实现无线温度采集，但价格过高是其最大的缺点。

在实际温度控制过程中既要求系统具有稳定性、实时性又需要降低功耗。

因此设计一种低功耗的无线温度检测系统很有意义。

本文提出一种采用单片机AT89S52控制DS18B20实现的无线温度测量系统。

通过简单的无线通信协议，实现可靠性与功耗平衡，该系统能实现对温度的检测，能够同时进行温度检测，是可以实现远程控制的无线温度检测系统。

低功耗、实时性的无线温度检测是该设计的最大特点。

无线传输采用nRF24L01模块传输。

该系统结构简单，可靠，功耗较低，成本低，是一种无线传感器的解决方案。

关键字：单片机 AT89S52 无线传输 nRF24l01 DS18B20AbstractTemperature is a very important parameters. In the industrial, medical and military and life and many other place, it needs to use the temperature measurement device to detect temperature. The traditional direct measurement wiring does not meet the requirements, especially in some environmental bad industrial environment and outdoor environment, through the direct wiring measurement is not practical. So using wireless transmission temperature testing is necessary.At present some design can realize the wireless temperature gathering, but the price is too high, its biggest weakness. In the actual temperature control process requires both system has stability, real-time and the need to reduce power consumption. So the design of a kind of low power consumption wireless temperature detection system is very meaningful. This paper presents a USES the monolithic integrated circuit AT89S52 control DS18B20 of the realization of the wireless temperature measuring system. Through the simple wireless communication protocol, realize the reliability and power balance, the system can realize to the temperature detection, can simultaneously determine the temperature, can be realized the wireless remote control temperature detection system. Low power consumption, real-time wireless temperature detection is the biggest characteristic of the design. Wireless transmission using nRF24L01 module transmission.The system structure is simple, reliable, low power consumption, low cost, it is a kind of wireless sensor solutions.Key word:MCU AT89S52 wireless transmission nRF24l01 DS18B20目录摘要IAbstractII目录IV前言11系统方案分析与选择论证31.1 系统方案设计31.1.1 主控芯片方案31.1.2 无线通信模块方案31.1.3 温度传感方案41.1.4 显示模块方案41.1.5 单片机与PC机通信模块51.2 系统最终方案52 主要芯片介绍和系统模块硬件设计72.1 AT89S5272.1.1 单片机控制模块112.2 单片2.4GHz nRF24L01无线模块122.2.1 nRF24L01芯片概述122.2.2 引脚功能与描述122.2.3 工作模式132.2.4 工作原理142.2.5 配置字152.2.6 nRF24L01模块原理图172.3 温度传感器 DS18B20172.3.1 DS18B20管脚配置和部结构182.3.2 DS18B20的工作原理202.3.3 DS18B20的硬件设计222.4 显示模块232.4.1 接收端显示模块232.4.2 发送端显示模块232.5 报警电路232.6 接收端与PC机通信242.7 电源电路设计242.8 其他外围电路253 系统软件设计263.1 单片机软件设计263.1.1 发送端软件设计263.1.2 接收端软件设计274 系统仿真284.1 电源电路的仿真284.1.1 +5V电源电路仿真284.2 发送端温度采集与显示仿真284.3 接收端LCD1602显示温度仿真295 硬件电路板设计315.1 系统硬件原理图315.1.1 发送端原理图315.1.2 接收端原理图325.2 系统PCB图345.2.1 发送端PCB图345.2.2 接收端PCB图355.3 硬件制作355.4 硬件调试375.5 硬件调试结果376 nRF24L01应用于无线组网396.1 无线组网的意义与研究价值396.2 通信模型与协议设计39总结41致43参考文献44前言随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。

基于nRF24L01的智能家居网络的设计作者：谢曌东来源：《物联网技术》2013年第09期摘要：智能家居是当前物联网的主要应用之一，当前采用的技术主要有ZigBee和Z-Wave技术。

然而，ZigBee器件成本昂贵，Z-Wave技术是非开发式标准，存在系统的兼容性问题。

针对上述问题，文中提出了基于NRF24L01实现智能家居系统的解决方案。

同时详细地介绍了智能家居系统的框架和通信协议，并给出了可行的解决方法。

最终测试结果表明，使用nrf24L01是一套低成本的智能家居解决方案，可进一步推进智能家居的应用。

关键词：2.4 GHz；智能家居；nRF24L01；通信协议中图分类号：TP393；TN92 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）09-0042-030 引言随着计算机、通信、自动控制和微电子技术的发展，无线传感网络[1]成为当前研究热点，其主要应用领域涉及工业控制、环境监测和智能家居等。

其中，智能家居应用尤为瞩目[2]，旨在建立由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务和管理集成系统，实现全面安全防护、便利通信网络以及舒适的居住环境。

目前，在智能家居领域开发应用中，2.4 GHz的ZigBee和900 MHz频段的Z-Wave两大技术应用最为广泛。

Z-Wave是一种基于射频的低成本、低功耗、高可靠性的短距离无线通信技术，数据传输速率达9.6 Kb/s，信号有效覆盖范围室内为30 m，室外可超过100 m；单一家庭网络最多可支持232个节点，足以满足一般家庭需求。

目前，美国市场上已有成品的Z-Wave家居产品销售，包括各种家电控制设备，如 Zensys公司推出的远程遥控器、插座等，然而 Z-Wave联盟并没有开放其标准，束缚了系统的开发和扩展。

基于IEEE 802.15.4 协议的ZigBee技术是一种短距离的通信标准，有着近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率的特点。

基于nRF24L01P的智能家居无线组网方案的设计李增雷【摘要】本文提出并设计了一种基于nRF24L01P的智能家居无线组网方案、对网络整体模型和节点的物理层、链路层以及网络层进行了较为详细的设计与说明。

该组网方案专11针对智能家居应用而设计，具有简单实用，成本低等优点。

【期刊名称】《电子技术与软件工程》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】3页(P76-78)【关键词】智能家居;无线组网;nRF24L01P;多跳路由【作者】李增雷【作者单位】广东松山职业技术学院电气工程系,广东省韶关市512126;【正文语种】中文【中图分类】TP393.1随着物联网技术的发展，智能网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活当中，如何建立一个高性能、低成本的智能家居系统也已成为当前研究的一个热点问题。

目前，这一领域的国际标准尚未成熟，无线组网方案也没有统一。

其中，基于Wi-Fi和zigbee技术的无线组网方案受到较多的关注。

然而，这些技术在协议栈层面并未专门针对智能家居应用进行有效的功能剪裁和优化，因而具有较大的软硬件资源开销和成本代价。

如zigbee协议栈应用了 AODVjr和Cluster-Tree相结合的路由算法[1][2]，以满足各种复杂的动态网络拓扑结构，这对于智能家居中大多数节点位置相对固定，网络拓扑结构相对稳定的实际情况来说，较为冗余。

本文设计了一种专用于智能家居领域的无线组网方案，以达到简单实用的目的。

1 网络整体模型1.1 节点类型在本设计中，智能家居网络由三种类型的节点构成：房间父节点（以下简称父节点）、房间子节点（以下简称子节点）和自由节点。

一个房间内安置至少一个父节点和若干个子节点，它们不具备或仅具备有限的移动性，如各种灯节点、插座节点、自动窗（帘）节点、安防节点等。

处于一个房间内的任意两个节点，相互之间处于对方的网络信号覆盖范围内，因而可以直接进行通讯。

不同房间的两个节点之间，空间距离较远，加之有墙壁阻挡等原因，不能保证网络信号相互覆盖，因而需要采用一定的路由机制进行通讯。

基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计基于nRF2401智能小区无线抄表系统集中器设计随着电子技术、计算机技术和通信技术的不断发展，各个行业的自动化进程正在逐渐加快，以至于在自动抄表中对数据采集的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求。

目前的抄表系统主要有：有线抄表系统，掌上抄表系统和无线抄表系统。

其中有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线抄表系统的推广和应用。

掌上抄表系统需抄表部门用掌上抄表器抄取数据，因此降低了自动化程度。

无线抄表系统采用无线收发设备传输数据，不需专门架线，系统结构简单，节省了人力和物力，相对有线抄表系统和掌上抄表系统有着更大的优势。

本文提出了一种基于无线网络技术的无线抄表系统，重点研究了基于nRF2401的无线通信的集中器的设计，通过该集中器可以实现采集数据快速、可靠的传递。

无线抄表系统方案智能小区无线抄表系统主要由三表数据采集终端、集中器和物业中心的计算机组成。

三表数据采集终端和集中器(下层)，集中器和物业中心(上层)的计算机均采用星型结构。

智能小区无线抄表系统结构。

上层通过以nRF2401无线通信模块与分散在小区内各栋楼内集中器上的nRF2401无线通信模块相连接，形成1对多的连接形式，实现集中器和小区物业中心的计算机的实时在线连接。

下层通信包括集中器通过无线方式对三表数据的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对三表进行控制操作等。

集中器是整个无线抄表系统的通信桥梁，它的工作情况决定了系统的可靠性和稳定性，其实现功能有：每个月按约定时间循环查询终端三表的数据，并把采集到的数据进行累加保存起来;当接收到物业中心的计算机发布的采集命令后，立即打包数据并传送;也可主动向物业中心的计算机发送数据、报告紧急情况等。

集中器硬件设计在无线抄表系统中，集中器处于信息传递通路的中间位置，该系统中的集中器采用无线方式传输数据，是整个系统的核心。

基于nRF2401智能无线火灾监控系统设计
引言
火灾监控系统关系到建筑物内人们生命财产安全，在整个智能建筑中，
火灾监控系统起着相当重要的作用. 传统火灾监控系统无法满足及时报警的要求.问题主要集中在两个方面:首先,当建筑物中发生火灾时,传统的火灾监控系统
容易因为线路损坏而失去效用,在传统火灾监控系统中大量使用的有线通信电缆,极易造成火势的蔓延,加剧灾情;其次,传统的火灾监控系统中探测器分布有限,直接
导致火灾检测的可靠性差,容易出现误报情况,并且无法对整个建筑物进行系统
和全面地探测。

本文设计了基于nRF2401 智能无线火灾监控系统设计，该系统可以对建筑物目标区域进行有效的监控，而且监测节点体积小，无需布线，移动、安装和检修方便。

系统概述
监控系统由数据采集控制节点和监控终端组成.在本文中监控系统采用了
星型拓扑结构，由一个与计算机相连的无线通信模块作为系统的监控终端，可
以跟监控系统中的任何一个数据采集控制节点通信。

数据采集控制节点按照一
定的规则分布在建筑物的各个房间或走廊内，负责数据的采集、处理和传输，
并且对监控终端发来的数据、命令进行分析处理，完成相应的操作。

系统结构
框图如图1 所示。

图1 系统结构框图
该火灾监控系统采用了星型拓扑结构，采用这种拓扑结构能够很好地扩
展组合，容易增加系统中节点，满足在建筑物中节点分布的不确定性，可以在
建筑物中房间、隔离处放置节点，避免无线干扰和监控区域不确定性的问题。

基于nrf2401的无线数据传输系统的设计与实现作者：曲镇帮田江伟郑琳来源：《卫星电视与宽带多媒体》2019年第05期【摘要】本文介绍基于NRF24L01的超声波无线测距系统，通过HC-SR04超声波测距模块和NRF24L01无线传输模块将采集端采集到的距离数据实时发送给STM32单片机，实现超声波远距离的遥测。

STM32单片机主机接收显示报警部分负责接收超声波检测的距离并在OLED12864显示屏上显示。

【关键词】NRF24L01;超声波数据采集;OLED12864显示一、系统硬件电路设计整个系统主要分为两大部分，即两块无线收发系统部分，无线数据传输接收系统模块电路和无线数据传输发送系统模块电路，系统的结构框图如图1所示。

（一）HC-SR04超声波测距电路设计超声波测距模块选用的是HC-SR04模块，测距精度最高达到3mm。

此模块包含控制电路、超声波发生器与接收器。

超声波测距模块采用IO口TRIG触发测距，至少给10us的高电平信号。

模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回。

有信号返回，通过IO 口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

（二）NRF24L01无线收发电路设计NRF24L01工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。

NRF24L01内置很多功能模块，包括晶体振荡器、功率放大器、频率合成器、调制器等模块，通过程序进行配置输出功率和通信频道。

NRF24L01是高斯频移键控调制，硬件集成OSI链路层，它有自动应答、自动再发射功能，片内自动生成报头和CRC校验码，SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s，与其他NRF24系列射频器件相兼容，供电电压为1.9 伏～3.6 伏，传输距离小于5米。

（三）OLED数据显示电路设计OLED12864是128×64行点阵的OLED单色、字符、图形显示模块，其接口电路和操作指令简单，具有8位并行数据接口，读写时序适配6800系列时序，可直接与8位微处理器相连。

现代建筑电气篇郑君刚(1973 ),男,讲师,硕士研究生,研究方向为智能建筑、无线网络。

基于nRF2401的智能家居无线网络节点设计*郑君刚,!吴成东,!韩中华,!杨英翔(沈阳建筑大学,辽宁沈阳!110168)摘!要:将无线网络技术应用于家居网络已成为智能家居领域研究的热点。

智能家居无线网络主要包括家居网关和无线网络节点等部分。

主要研究了基于nRF2401芯片无线网络节点的硬件和软件设计,采用了一种许可证技术,提高了网络节点无线通信的安全性和抗干扰能力。

经测试表明,该无线网络节点在无线通信和控制中工作稳定、可靠。

关键词:智能家居;无线网络节点;nRF2401芯片;许可证技术;家居网关中图分类号:TP 273+.5∀TN 92!文献标识码:B !文章编号:1001 5531(2007)14 0012 04D esign ofW ireless N et w ork Node of S m art H o m e Based on n RF2401Z HE NG Jungang,!WU Chengdong,!HAN Zhonghua,!YANG Yingx iang(Shenyang A rchitecturalUn i v ersity ,Shenyang 110168,Ch i n a)!!Abstract :T he app licati on of w i re l ess net work techno logy i n ho m e net wo rk had becom e a st udy hotspot i n the field o f s m art hom e .S m art hom e w i re l ess net wo rk m a i nly inc l uded hom e ga te w ay and w ire less ne t w ork node .T he design o f ha rd w are and soft w are of w ireless net wo rk node based on n R F2401ch i p w ere m ainly studied .T he li cense technology was put f o r w ard ,wh ich was used to i m prove the sa f e ty and anti ja mm i ng o f w ire l ess communicati on for ne t w ork node .T he w ire less net wo rk node w as tested i n communicati on and contro ,l w hich can work steadil y and re liab l y .K ey words :s mart h o me ;w ireless n et work node ;nRF2401ch ip ;li cense techn ol ogy ;ho m e gate w ay吴成东(1960 ),男,教授,研究方向为智能控制、建筑智能化。

• 88•价值工程基于nRF24L01家居无线温湿度监测系统设计Design of Household Wireless Temperature and Humidity Monitoring System Based on nRF24L01陈辉煌 CHEN Hui-huang(天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院，天津300222;湄洲湾职业技术学院自动化工程系，莆田351254 )(School of Automation and Electrical Engineering, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300322, China ；Meizhouwan Vocational Technology College，Putian 351254,China)摘要：为了实现对家居温湿度监测低功耗的需求，提出了一种基于nRF24L01家居无线监测系统设计方案，并完成系统的硬软件 设计。

该系统采用STM32F103处理器及AM2301温度湿度传感器构成低功耗的无线监测系统。

实际应用表明，该系统具有数据采集 准确的特点，达到了设计要求。

Abstract:In order to meet the demand of low power consumption in home temperature and humidity monitoring, a wireless monitoring system based on nRF24L01 is proposed, and the hardw-are and software design of the system is completed. The system uses STM32F103 processor and AM2301 temperature and humidity sensor to for^n a wireless monitoring system with low power consumption. The practical application shows that the system has the characteristics of accurate data acquisition and can meet the design requirements.关键词院家居；STM32F103; AM2301;无线监测系统Key words:household； STM32F103； AM2301； Wireless monitoring system中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号院1006-431 ( 2017 )06-0088-03〇引言在智能家居物联网系统中温湿度是一个重要的系统参数。

第33卷 第2期 2011-2(上)【187】0 引言随着物联网技术的发展，无线智能家居系统将成为智能家居系统发展的主流之一。

智能家居系统使用无线传感器网络技术不但克服了有线系统的高成本和不方便等缺点，而且使用方便，能够快捷的管理家务、监测家居环境、遥控家用电器等。

本文分析了智能家务无线控制系统的总体结构，设计了一个小型智能家居无线传感器网络，详细介绍了无线传感器网络节点的硬件设计和软件编写。

实践表明，采用nRF24E1无线模块搭建智能家居无线传感器网络，具有成本低、功耗低、快速、开放的特点，有很强的推广价值和广阔的市场前景。

1 SoC 无线射频模块nRF24E1nRF24E1是北欧集成电路公司（NORDIC）推出的一款带2.4GHz无线收发器和增强型8051内核的无线收发模块，适用于各种无线设备的短距离互连应用场合。

该模块工作于2.4GHz的ISM（工业、科学、医学）频段，有多达125个频点，能够实现点对点、点对多点的无线通信，同时可通过改频、跳频来避免干扰。

nRF24E1集成度非常高，内部集成了增强型51内核，2.4GHz无线收发器，100Kbps的9路模数转换器，UART接口，SPI接口、PWM输出，内置RC振荡器、看门狗和唤醒定时器以及专门的稳压电路。

所有高频元件包括电感、振荡器等都集成在芯片内部，因此芯片的性能稳定，受外部环境的影响小。

收发器的功耗相当低，发射模式下，射频电流消耗仅为10.5mA，接收模式下仅为18mA。

基于以上特点，本系统采用nRF24E1作为无线传感器网络节点的控制核心和无线收发器。

2 智能家居无线控制系统总体结构及 工作原理本文仅以一个被控系统和一个环境监测网络节点为例进行简单说明，其他网络节点略去。

本系统采用星形拓扑结构，主要由主控系统、被控系统、环境监测系统几个部分组成。

被控系统由多个被控系统网络节点构成，被控系统网络节点又由被控无线模块和家电组成，具体实现方法就是为每一个需要进入智能家居控制系统的家电通过接口设备，如智能开关等安装被控无线模块。

基于无线传输模块NRF24L01的简易智能家居系统设计王玲;孙冬冬【摘要】本文介绍了一个以STC公司的51系列单片机为控制器利用NRF24L01无线通信模块组建简易无线智能家居系统的设计。

该系统由控制显示模块、监测终端、执行终端组成。

系统可对各监测点的温度、光照强度、湿度等物理量进行自动检测，同时将测量结果实时传输给控制显示节点，控制显示节点可根据设定参量控制终端节点执行相应操作。

试验结果表明：所设计系统达到了预定的各项功能。

该系统具有低功耗、低成本、易于组网和维护、可扩展性好等特点，具有很好的实用价值与市场前景。

%This paper introduces a STC company's 51 series microcontroller as the controller using NRF24L01 wireless communication module to set up a simple wireless smart home system design.The system consists of a control display module,a monitoring terminal and an executive terminal.System of each monitoring point temperature,light illumination intensity,humidity and other physical quantities were automatically detected.At the same time,the measurement results of real-time transmission to control the display node,control and display nodes according to the set parameter control terminal nodes to execute the corresponding operation.The experimental results show that the designed system achieves the predetermined functions.The system has the characteristics of low power consumption,low cost,easy networking and maintenance,good expansibility and so on.It has good practical value and market prospect.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】2页(P25-25,34)【关键词】STC89C52RC;NRF24L01;OLED;传感器;无线传输【作者】王玲;孙冬冬【作者单位】山东科技大学，266590;山东科技大学，266590【正文语种】中文随着科学技术和生产力的发展，人们的生活水平日益提高，越来越追求生活环境的舒适、便利和生活细节的控制智能化。

基于nRF2401智能家居的自组织网络节点设计作者：李敏张毅来源：《电脑知识与技术》2010年第07期摘要:该文介绍了一种基于atmega16l单片机和nRF2401射频收发器的无线智能家居节点,并将无线自组织思想应用其中,改进了DSR路由协议的规范,利用RREQ、RREP和RERR等协议帧进行路由查找和维护,实现网络自组织和数据的多点跳传。

关键词:智能家居;nRF2401;DSR;自组织路由中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)07-1693-3A Self-organizing Network Node Design of Smart Home on nRF2401LI Min, ZHANG Yi(Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)Abstract: In this thesis, a kind of nodes of Smart Home network was designed with MCU Atmega16l and radio frequency transceiver nRF2401 was studied. And the wireless self-organizing technology was applied in the system. According to the DSR Route protocol specification, uses RREQ、RREP and RERR frames to discover and maintain routing.So the network was self-organization and data transmited multi-hop.Key words: Smart Home; nRF2401; DSR; self-organizing routing针对现在家庭网络的组网不灵活,扩展性不好,无法自动识别新入网的设备,也无法实时得知已离开网络的设备,而且当目的设备节点与控制节点距离超过可靠通信距离,或者天线功率不足时,会导致某些节点设备脱离网络等弊端,本设计将自组织网络技术应用于智能家居系统,从而实现设备之间的自组多跳传输,使得网络更加的灵活,可靠,而且成本低,易于开发。

微电子学与计算机２００６年第２３卷第１１期１引言目前，在测控系统中，通常是由一台ＰＣ机与多台单片机组成，这种组成能够充分发挥ＰＣ机丰富的软、硬件资源和单片机优越的性价比、灵活的配置。

ＰＣ机与单片机之间的通信方式有很多种，目前通常使用的有ＲＳ２３２、ＲＳ４８５或是ＣＡＮ等网络。

这些网络均基于有线传输，他们在使用中不仅要考虑成本因素，还要考虑数据传输中的干扰因素。

而无线传输相对具有一定的优势，主要有成本低、配置灵活、省去了布线的烦恼。

本文设计的基于ｎＲＦ２４Ｅ１的点到多点的无线测控系统，可用于短距离、不便于布线的测控场所。

２无线收发模块ｎＲＦ２４Ｅ１介绍ｎＲＦ２４Ｅ１是北欧集成电路公司（Ｎｏｒｄｉｃ）推出的一款带２．４ＧＨｚ无线收发器ｎＲＦ２４０１和增强型８０５１内核的无线收发模块，适用于各种无线设备的短距离互连应用场合。

该模块工作于２．４ＧＨｚ的ＩＳＭ（工业、科学、医学）频段，有多达１２５个频点，能够实现点对点、点对多点的无线通信，同时可通过改频和跳频来避免干扰。

ｎＲＦ２４Ｅ１的集成度非常高，内部集成了增强型８０５１内核，２．４ＧＨｚ无线收发器，１００ｋｓｐｓ的９路模数据转换器，ＵＡＲＴ接口，ＳＰＩ接口，ＰＷＭ输出，内置ＲＣ振荡器、看门狗和唤醒定时器以及专门的稳压电路。

所有高频元件包括电感、振荡器等，全部集成在芯片内部，因此芯片的性能稳定，受外部环境的影响很小。

ｎＲＦ２４Ｅ１采用３６脚ＱＦＮ封装（６ｍｍ×６ｍｍ），最大传输速率可达１Ｍｂ／ｓ，灵敏度为－９０ｄＢｍ，最大发射功率为０ｄＢｍ；其室内传输距离可达３０￣４０ｍ，室外传输距离可达１００￣２００ｍ；工作电压为１．９￣３．３Ｖ，工作温度范围为－４０￣８０℃。

无线收发模块ｎＲＦ２４Ｅ１之间的通信是以数据包的形式发送的，其数据包格式如下：其中，Ｐｒｅａｍｂｌｅ是前导码，是硬件自动加上去的；ＡＤＤＲ是发送的地址，为３２￣４０位；ＰＡＹＬＯＡＤ是有效数据；ＣＲＣ是ＣＲＣ校验和，由内置ＣＲＣ纠检收稿日期：２００５－１１－１４基于nRF24E1的点到多点的无线测控系统的设计刘恒马建仓张小兵（西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２）摘要：介绍了无线收发模块ｎＲＦ２４Ｅ１的主要特点及功能和基于ｎＲＦ２４Ｅ１的点到多点的无线测控系统总体结构。

河北大学硕士学位论文基于nRF24L01的无线传感局域网络的研究与设计姓名：朱桂峰申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：常铁原2011-06摘要无线传感器网络技术在环境监测、工业数据采集和军事等大规模领域具有广泛应用，随着自动控制、网络技术和芯片小型化的发展，小规模的无线传感器网络技术将会越来越多的走进人们的日常生活。

作为传感器网络的一种小规模应用，智能家居引起了人们的广泛关注和研究，本文以智能家居为应用平台，设计了一种小规模的无线传感器网络，称之为无线传感局域网络，该网络具有良好的稳定性、可靠性和实时性，可实现数据采集、远程控制以及安全防护等智能家居的基本功能。

无线传感局域网络的设计主要包括无线传感器节点的硬件设计和路由协议的软件设计两部分。

其中无线传感器节点的设计采用了2.4Ghz的无线通信芯片nRF24L01和功能扩展的微控制器C8051F930，具有较高的集成度和良好的通信性能；路由协议的设计采用了层次结构的路由，分别吸取了LEACH算法分簇的思想和PEGASIS算法数据传输链的思想，并对其进行融合和改进，提出了一种应用于智能家居的链簇路由协议，该协议能够满足智能家居对于数据传输的可靠性和实时性要求。

论文首先概述了物联网和无线传感器网络，介绍了无线传感器网络的研究现状和本文的研究内容，对无线传感局域网络的两种关键技术做了详细的分析，并在此基础上提出了总体设计方案；其次，论文详细阐述了基于nRF24L01芯片的无线传感器节点的设计，对两种经典的分层路由协议进行了深入分析，在此基础上将两者进行融合和改进，提出了一种适用于智能家居的链簇路由协议，并通过软件仿真验证了该路由协议的可行性；最后，利用所设计的传感器节点分别进行点对点和组网测试，测试结果表明该网络在数据传输的可靠性和实时性方面表现良好，实现了预期目标。

关键词物联网无线传感局域网络智能家居 nRF24L01 链簇路由AbstractWireless sensor network technology is widely used in environmental monitoring, industrial data acquisition and military. With the development of automation, network technology and chip miniaturization, Small-scale Wireless Sensor Network technology will be more and more into people's daily lives. As a small-scale application of Wireless Sensor Network, smart home has aroused widespread concern and discussion. This paper presents a small-scale wireless sensor networks, called as Wireless Sensor Local Area Network. The network has good stability, reliability and real-time, so it is enabling data acquisition, remote control and security protection.The design of Wireless Sensor Local Area Network includes the design of wireless sensor node and routing protocols. Wireless sensor nodes adopt RF chip nRF24L01 working in 2.4Ghz and extension microcontroller C8051F930, and they have high integration level and good communication performance. Routing protocol adopts hierarchical routing. Based on the clustering idea of LEACH algorithm and the data transmission chain idea, this paper presents a chain-cluster routing protocol.. The chain-cluster routing has good reliability and real-time, and it can meet the requirements of Smart Home.Firstly, the paper summarizes the overview of internet of things and WSN, describes the research status of wireless sensor network and the main contents of this article, analyzes two key technologies of WSN,and proposes the overall design scheme.Then,the paper elaborates the design of wireless sensor nodes based nRF24L01, analyzes two classical hierarchical routing protocols,proposes a chain-cluster routing protocol based smart home on this basis of integration and improvement,and simulates the feasibility of the routing protocol. Finally,the networking test results show that the network has a good performance in real-time and reliability of data transmission, and the paper achieves the expected goals.Key words Internet of Things Wireless Sensor Local Area Network Smart Home nRF24L01 Chain-Cluster routing第1章绪论第1章绪论1.1 研究背景和意义（1）物联网概述早在1999年，物联网的概念就被提出[1]，它的定义是：按照约定的协议（目前还没有一个统一的标准），把信息感应设备（红外传感器、激光扫描器、射频识别、温湿度传感器、继电器、定位系统等）与互联网连接起来，实现智能化识别、跟踪、定位、监控、管理以及安全防护的一种网络[2]。

大连理工大学本科毕业设计（论文）基于nRF2401的无线远程监控系统Remote Wireless Monitoring System Based on nRF2401学院（系）：电气工程与应用电子技术系专业：电气工程及其自动化学生姓名：董琳琅学号：200485123指导教师：刘蕴红评阅教师：牟宪民完成日期：大连理工大学Dalian University of Technology摘要近年来随着科技的飞速发展，远程无线监控系统在现代生活中不断成熟和完善。

这个系统建立在无线收发模块PTR2000的基础之上。

它是超小型，超低功耗，高速率无线收发数传模块，灵敏度高，具有两个频道，特别满足需要多信道工作的特殊场合，它可完成点对点传输的数据采集，用于工业控制；数据采集；遥控；遥测；无线抄表；门禁系统；小区传呼；工业数据采集系统；小型无线数据终端；无线遥控系统；水文气象监控和机器人控制中。

本文研究的远程无线监控系统是由PTR2000的无线收发系统、单片机AT89S51的下位机控制系统和LabVIEW的上位机监控系统构成的远程无线温度巡检系统。

此系统可分为四个信息处理过程实现无线传输，首先通过ADC0809的模数信号的转换，然后信号传输到数码管显示电路，同时，单片机将信号传输给无线传输模块PTR2000。

此片PTR2000再将信号无线传输给与电脑相连的那片PTR2000，最后由基于LabVIEW的上位机监控系统进行监控。

综上所述，本设计系统提出了一种简单，高效并且能够被广泛应用的远程无线监控体系。

关键词：单片机；无线；远程；LabVIEW；nRF2401Remote Wireless Monitor System Based on nRF2401AbstractWith the rapid development of science and technology, Remote Wireless Monitor Systems are maturing and becoming ever more prevalent in modern life. The Remote Wireless Monitor System presented here is based on the PTR2000 Remote Wireless Model. It is a microminiature, low power, high speed, and highly sensitive wireless dispatcher with two channels and the capability to satisfy the need for many channels operating at the same time. The system can connect to a single chip directly and perform node-to-node data collection. Remote Wireless Monitors are widely applicable with uses spanning: industry control, industry data collection, remote control, remote measurement, wireless data exchange, gate ban systems, radio transceivers, mini wireless data terminals, wireless remote control systems, weather monitors, and robot control.The Remote Wireless Monitor System presented can be conceptually divided into several components: the PTR2000 Remote Wireless Model, the LabVIEW software system, and the AT89S51 MCU. This system realizes wireless communication through a four-step operation. The signal is first detected by the ADC0809. Following signal detection, the data is simultaneously forwarded to the LED display board and the AT89S51 MCU. The AT89S51 MCU acts as a control unit, passing the data to PTR2000, which transmits the signal to the receiving party through wireless communication. This signal is then processed by the receiving party’s LabVIEW software. Together, these operations and components create a simple, effective, and widely applicable Remote Wireless Monitor System.Key Words: Single chip; Wireless; Remote; LabVIEW; nRF2401目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2本课题的主要研究内容 (1)2现有无线通信系统 (3)2.1无线通信技术的发展 (3)2.2无线通信技术的种类 (6)3远程无线温度巡检监控系统 (9)3.1系统特点 (9)3.2系统功能 (10)3.3系统构成 (12)4无线传输 (13)4.1 nRF2401无线射频收发一体芯片 (13)4.2 基于PTR2000无线通信数传系统 (16)4.3天线的设计 (20)4.4元器件参数 (21)5系统下位机的设计 (23)5.1硬件的设计 (23)5.1.1CPU基本单元设计 (23)5.1.2数码管显示电路的设计 (26)5.1.3温度信号电路的设计 (27)5.1.4串行接口电路的设计 (29)5.1.5电源电路的设计 (29)5.2软件的设计 (30)5.2.1主程序流程图 (30)5.2.2无线传输程序 (31)5.2.3温度巡检流程图 (32)5.2.4显示子程序流程图 (33)5.2.5定时中断子程序流程图 (34)6系统上位机的设计 (35)6.1 LabVIEW概述 (35)6.2 LabVIEW与单片机串行通信 (35)6.2.1LabVIEW与单片机串行通信概述 (35)6.2.2 LabVIEW部分设计 (36)6.2.3 单片机通信串口的部分设计 (39)6.3 监控界面设计 (39)7 系统调试 (43)结论 (44)参考文献 (45)附录A 系统程序 (46)附录B 系统硬件电路实物图 (52)致谢 (54)1绪论1.1课题研究的目的和意义随着现代社会经济的迅速发展，经济和高效是工作中必须考虑的条件。

基于nRF24L01的智能家居网络的设计谢曌东【期刊名称】《物联网技术》【年(卷),期】2013(3)9【摘要】Smart home is one of IOT applications in current, and ZigBee and Z-Wave are two mainly used techniques. However, due to the expensive cost of ZigBee devices, Z-Wave technology is non-development standards, and it has some problems in system compatibility. To solve these problems, a solution for implementation of smart home system based on nRF24L01 was proposed. A detailed description about the framework and communication protocols of smart home system was also introduced, and a feasible solution was given. The ifnal test results show that the solution using nRF24L01 is lowcost, and it can advance the further application of smart home.%智能家居是当前物联网的主要应用之一，当前采用的技术主要有ZigBee和Z-Wave技术。

然而，ZigBee器件成本昂贵，Z-Wave技术是非开发式标准，存在系统的兼容性问题。

针对上述问题，文中提出了基于NRF24L01实现智能家居系统的解决方案。