基于nRF24L01的无线数据传输系统设计

第３５卷第３期２００８年３月应ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ 科技ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．　３５，两．３ Ｍａｒ．　２００８

文章编号：１００９一６７１　Ｘ　（２００８）　０３一（００５５一０４

基于ｎＲＦ２４　Ｌ０１的近距离无线数据传输

刘志平，赵国良

（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：介绍了２．４　ＧＨｚ频段的射频芯片ｎＲＦ２４１．０１以及由该芯片与超低功耗单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１２３２组成的无线数据传输系统，给出了系统硬件设计和软件控制过程，并说明了测试运行情况．该设计实现的无线数据传输可靠稳定，传输速率高，已应用于煤矿井下人员定位系统中．关键词：ｎＲＦ２４１．０１；无线数据传输；ＭＳＰ４３０Ｆ１２３２中图分类号：ＴＮ９１９文献标识码：Ａ

Ｓｈｏｒｔ－ｒａｎｇｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎＲＦ２４ＬＯＩ

ＬＩＵ　Ｚｈｉ－ｐｉｎｇ，ＺＨＡＯ　Ｇｕｏ－ｌｉａｎｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，　Ｈａｒｂｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　ＲＦ　ｃｈｉｐ　ｎＲＦ２４ＬＯＩ　ｆｏｒ　２．　４ＧＨｚ　ｂａｎｄ　ａｎｄ　ａ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｎＲＦ２４ＬＯＩ　ａｎｄ　ＭＣＵＭＳＰ４３０Ｆ１２３２　ａｒｅ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．　Ｉｔｓ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｔｅｓｔｉｎｇ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｈｉｇｈ　ｄａｔａ　ｒａｔｅ．　Ｉｔ　ｈａｓｂｅｅｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ａ　ｌｏｃａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｎＲＦ２４Ｌ．０１；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；　ＭＳＰ４３０Ｆ１２３２

２０１１正　第１２期　仪表技术与传感器　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　２０１ｌ　Ｎｏ．１２　

基于ｎ砌　４Ｌ０１的无线智能温度监测系统　

李　闪，黄小莉，胡　兵，刘希军　

（西华大学电气信息学院，四川成都６１００３９）　

摘要：提出了一种以无线传输模块ｎＲＦ２４Ｌ０１和数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０相结合的无线智能温度监测系统的设计方　案。给出了系统的软硬件设计与实现。通过上位机管理软件的设计完成了对多点温度的采集和管理。以超低功耗和高　

性价比的设计方式解决了目前温度监测系统在有线方式下布线复杂、维护困难与数据传输不稳定的问题。通过实践表明　

该系统可应用于多种温度测量领域。　

关键词：ｎＲＦ２４Ｌ０１；ＤＳ１８Ｂ２０；无线温度监测；低功耗　

中图分类号：ＴＮ０６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１８４１（２０１１）１２—００５２—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎＲＦ２４Ｌ０１　

ＬＩ　Ｓｈａｎ，ＨＵＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｌｉ，ＨＵ　Ｂｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｘｉ￣ｕｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　

ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｍｏｄｕｌｅ　ｎＲＦ２４Ｌ０１　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＳ１８Ｂ２０．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｔ　ｅｏｍｐｌｅｔｅｄ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｐｏｉｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｈｏｓｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙ　

有线网络以其可靠、高效的特点得到了广泛应用，但是有线

传输的局限性也显而易见。随着通信技术、微电子技术和嵌入式

技术的飞跃发展和无线通信需求的增加，无线网络技术日渐得

到普及和推广。目前比较成熟的短距离无线数据网络技术主要

有：蓝牙、Wi－Fi、超带宽技术和ZigBee技术。但是以上技术比

较复杂，而且开发成本较高，研发周期长。在无线网络数据传输

量不大的情况下，本文选用单片机加射频收发器方案组成一个

无线数据传输网络。该方案主要使用C8051F单片机和nRF24L01射频收发器件构成。1硬件设计

无线数据传传输网络主要由主控机和从机节点构成。从机

节点以C8051F410为核心，负责采集相关的数据并向主控机发

送数据。C8051F410内部集成了一个47位实时时钟，12位的AD转换器，增强型SPI接口。利用C8051F410可以方便地组

成一个数据采集模块。nRF24L01有六个不同地址但同频的接

收通道。因此仅能扩展一对六型的星形网络。为了方便地对每个

从机节点寻址和扩展更多的网络节点，使用一片10位的拨码开

关作为地址编码器。从机节点在网络中的地址定义为拨码开关

的键值。C8051F410的SPI接口通过交叉开关设置为P2．0

（SCK）、P2．1（MISO）和P2．2（MOSI）。外部中断设置为P0．7（IRQ）。

片选设置为P2．3（CE）。SPI片选设置为P2．4（CSN）。从机节点

结构如图1所示。

图1从机节点结构图主控机以C8051F340为核心，负责接收从机节点发送过来

的数据，并将数据上传到PC机。C8051F340内部带有4KB的RAM。它还有可以用于访问片外存储器和存储器映射器件的外

部存储器接口（EMIF）。为了存储大容量的数据，本文中扩展了32KB的SRAM。扩展方式采用地址／数据复用方式，P4口作为

地址／数据线，P3口作为高位地址线。各个引脚设置如下：P2．2

（SCK）、P2．3（MIS-

O）和P2．4（MOSI）。

第 1 页 共 20 页 摘 要

当今，通过信息的采集、传输、处理和控制器作出相应的决策，进而实现对一定对象的监控和控制，是一个无论在民用、工业，还是军事领域，都被人们乐此不疲地研究着的热门技术。而信息传输的可靠性无疑是控制器作出正确决策的重要前提。

无线传输以其成本廉价、占用空间小、环境适应性好、扩展性好和设备维护上更容易实现等优点正在逐步越来越受到人们的青睐。RF24L01SE微功率无线通讯模块，采用Nordic公司的NRF24L01芯片，2.4G全球开发ISM频段免许可证使用，最高工作速率达2Mbps，125频道满足多点通信和跳频通信需要，体积小巧约31mm*17mm，尤其方便嵌入式开发与应用,高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合无线音视频传输、工业控制领域等需要较大传输速率的无线通讯需求。

此外，采集到的信息和数据应能够使工作人员直观方便地读出，为此，配备质优价廉的显示设备成为必要。常用的显示设备有LED点阵和LCD液晶显示，而LCD液晶显示由于具有低功耗、显示功能强大和编程简单而很好地符合了人们节约能源的要求，LCD1602和LCD12864是LCD系列中比较常见的模块化产品，它们含有齐全的字库，亦可根据自己的要求取模显示特殊的符号，这两种产品分别只引出16和20个插针，使用方便。

关键词：无线传输 监控NRF24L01 工业控制LCD1602 LCD12864

目 录

一．系统简介 ................................................................................................................................... 3 第 2 页 共 20 页 二．STC89C54RD+单片机 ............................................................................................................. 3