基于51单片机和nRF905的无线通信装置的设计

信息安全与通信保密・2009.3学术研究A c a d e m i c R e s e a r c h85收稿日期：2008-10-06作者简介：关可，1962年生，男，副教授，研究方向：数字信号处理、DSP 硬件开发和网络通信研究。

关可1，盛惠兴2，3，王海滨3，殷明3(1长安大学信息工程学院，陕西 西安 710064)(2南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094)(3河海大学计算机及信息工程学院，江苏 常州 213022)【摘 要】文章介绍了Ｎｏｒｄｉｃ公司的ｎＲＦ９０５芯片结构和工作特点，以及基于ｎＲＦ９０５的无线收发模块，设计了无线数据传输系统，给出了系统工作的具体流程。

并由单片机对ｎＲＦ９０５的对外接口进行ＳＰＩ读写操作，以此来控制ｎＲＦ９０５的工作模式以及相关收发数据的操作，从而完成无线数据传输。

该系统具有体积小、能耗低、实现简单等特点，可广泛应用到各种领域，特别适合嵌入式系统的开发。

【关键词】ｎＲＦ９０５；单片机；ＳＰＩ；无线通信；嵌入式系统【中图分类号】ＴＮ９１９．７２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００９－８０５４（２００９）　０３－００８５－０３Design of Wireless Data Transmission System based on nRF905GUAN Ke 1, SHENG Hui-xing 2, 3, WANG Hai-bin 3, YIN Ming 3(1School of Information Engineering, Chang, An Univ. Xi 'an, Shaanxi 710064, China;2College of Optoelectronic, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing Jiangsu 210094, China;3College of Computer & Information Engineering, Hohai Univ. Changzhou Jiangsu 213022, China)【Abstract 】The structure and work characteristics of nRF905 from Nordlic company is described, including wireless trans-ceiver module based on nRF905. The wireless data transmission system is designed and the work process of the system is given. The nRF905 external interface SPI read and write operations are implemented by SCM, thus to control nRF905 work patterns and related data transceiver and complete wireless data transmission. The system is small in size, low in energy consumption, and simple in implementation, can be widely applied to various fields, especially the embedded systems.【Keywords 】nRF905; SCM (Single Chip Microprocessor); SPI(Serial Peripheral Interface); Wireless Communication; Embedded System基于nRF905的无线数据传输系统设计0 引言当今社会是信息社会，人们需要随时随地利用信息技术并享受它们所带来的便利。

手把手教你学51单片机C语言教程第9课(NRF905)需要另购二个无线模块二片HJ-1G开发板才能完成本实验。

nRF905单片无线收发器是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装（5mm×5mm），工作于433/868/915MHz3个ISM 频道（可以免费使用）nRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。

nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。

ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。

特点l真正的单片l低功耗ShockBurst工作模式l工作电源电压范围1.9—3.6Vl多通道工作—ETSI/FCC兼容l通道切换时间<650usl极少的材料消耗l无需外部SAW滤波器l输出功率可调至10dBml传输前监听的载波检测协议l当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输出l侦测接收的数据包当地址正确输出地址匹配信号应用：l无线数据通讯l家庭自动化l无线遥控l报警及安全系统l监测l汽车l遥感勘测l无线门禁l玩具编辑本段工作模式nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。

ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。

通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。

nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。

318管理科学与工程技术GUANLIKEXUEYUGONGCHENGJISHU引言无线通信在机动性要求较强的设备中或人们不方便随时到达现场的条件下得到了越来越广泛的应用。

微功率短距离无线通信技术作为无线通信实用技术，通常射频芯片采用GFSK(高斯频移键控)调制方式，因其功率小、开发简单快速而在无线抄表、门禁系统、工业数据采集系统等领域有着重要应用。

本设计对接收到的温度数据通过数码管进行显示，并采用NRF905芯片进行无线通信，实现远距离数据传输。

总体设计一、无线设计芯片简介NRF905有两种工作模式和两种节能模式。

分别为掉电模式、待机模式、Shock-Burst RM 接收模式和Sho ck-Burst TM 发送模式，这几种模式由外界CPU 通过控制NRF905的3个引脚PWR-UP 、TRX-CE 和TXE N 的高低电平来决定。

二、系统设计系统以AT89S52处理器为核心构成一个应用开发系统。

其中，NRF905通过SPI 接口与AT89S52处理器相连，实现无线数据的传输，另外再选几个I/O 口连接NRF905的输入输出信号。

串行接口可以实现与P C 机的通信，18B20温度传感器可以为系统提供温度数据，供NRF905芯片进行无线数据传输。

同时，为了保证系统无线传输的可见性，外加了数码管显示功能。

三、硬件设计（一）单片机主控制电路NRF905共有32个引脚，其中有10个引脚尤其需要我们注意：和主M CU 通讯的SPI 接口的四个引脚，数据线M OSI 、M ISO ，时钟线SCK 、使能线CSN ，其中CSN 可以接到一个I/O 口控制芯片工作，而其它三个脚接到主MCU 的SPI 接口上；主M CU 的控制线有三个引脚，控制低功耗的PWR_UP ，控制正常工作的TX_EN ，选择发送还是接受方式的TRX_CE ，这几个引脚都接到主MCU 的通用I/O 口；NRF905的反馈线有三根，检测到频道正被使用的CD(carrier detected)，通知接受地址正确的AM(add ress matc hed )，告诉MCU 数据接受正确的DR(d ata received)，这几个引脚需要接到主M CU 的中断引脚上，当接收数据正确时以中断方式通知主MCU 。

基于nRF905的无线数据传输设备设计引言无线通信在机动性要求较强的设备中或人们不方便随时到达现场的条件下得到了越来越广泛的应用，如无线数据采集、无线设备管理和监控、汽车仪表数据的无线读取等都是其典型应用。

微功率短距离无线通信技术作为无线通信实用技术，一般使用单片射频收发芯片,加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块,通常射频芯片采用GFSK(高斯频移键控)调制方式，工作于ISM（工业、科学、医疗）频段，通信模块包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议，用户不必对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能，因其功率小、开发简单快速而在工业、民用等领域应用广泛。

本文介绍利用ATmega16单片机和无线数据收发芯片nRF905构成的短距离无线数据传输设备，给出了硬件和软件设计方案。

1 系统硬件设计1.1 系统结构无线数据传输系统结构如图1所示。

该系统由外部数据设备和无线数据传输模块组成,外部数据设备为PC机或数据采集等设备，我们设计的主要是无线数据传输模块。

无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器nRF905设计，采用Atmel公司的高性能、低功耗8位处理器ATmega16为主处理芯片，完成数据的处理和控制。

1。

2 ATmega16和nRF905Atmel公司的ATmega16单片机具有先进的RISC(精简指令集计算机）结构、非易失性程序和数据存储器,16 kB可编程Flash存储器、512 B的EEPROM和1 kB片内SRAM，具有丰富的外设接口，其USART（通用同步和异步接收器和转发器）是一个高度灵活的串行通信设备，SPI(串行外设接口）允许 ATmega16与外设或其他AVR器件进行高速的同步数据传输。

nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1。

9 V～3.6 V，工作于433／868／915 MHz这3个ISM频段，频道转换时间小于650μs,最大数据速率为100 kbit／s。

基于nRF905的单片机无线网络设计作者：杜昱铿来源：《电子技术与软件工程》2015年第17期摘要本文对nRF905芯片的特点、应用、基本电气特性做了详细的描述，同时也介绍与之搭档的单片机AT89S52，并设计出了它们之间的通信示意图。

总体而言，设计方案结构简单、可移植性强、成本低、功耗低、可靠性高，具有广阔的市场前景和应用价值。

【关键词】无线网络单片机通信1 前言nRF905是挪威Nordic公司出品的无线数传芯片，nRF905适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、报警及安全系统、家庭自动化、遥感监测、无线门禁系统等。

本文是采用nRF905芯片组与单片机AT89S52的组合，再加上串口芯片能与PC串口相连的设计，可以迸发出强大的功能与效用。

2 nRF905单片机无线网络设计nRF905芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

芯片能耗非常低，以10dBm 的功率发射时，工作电流仅有30mA，接收时工作电流只有 12.5mA，多种低功率工作模式，待机模式下电流仅为12.5μA，节能设计更方便。

其 ShockBurst技术可在通讯时自动生成前导码和CRC校验位。

基于nRF905的单片机无线网络的硬件实质是由进行数据处理的单片机和负责收发的射频模块两者组合成的无线收发系统。

之所以单片机选用Atmel公司的AT89S52。

它具有以下优点：第一，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。

第二，AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

第三，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

摘要随着科技的发展，无线应用技术已经渗透到生活的各个领域，无线传输技术也越来越成熟。

本设计是将无线传输技术应用到医院的研究型课题，实现基于单片机的由无线传输模块构成的无线医院病房呼叫器。

本毕业设计以STC89C52单片机为控制核心，通过无线收发模块nRF905发射接收信号，经STC89C52单片机处理后显示输出并伴有报警提示,从而实现病人与护士之间的无线远距离通信。

本病房呼叫系统能够实现远距离发射接收，其性能稳定、占用空间小、使用材料少、传输速度快、距离远，能够满足医院应用的要求。

关键词：单片机STC89C52；无线传输模块；病房呼叫AbstractWith the development of science and technology, the wireless application technology has penetrated into every field of life, and the wireless transmission technology is also more and more mature.This design is about that the wireless transmission technology is applied to hospital research subject to make the wireless hospital sickroom beeper which is based on single chip microcomputer and wireless transmission module.This design is taking STC89C52 as core control to realize the wireless long-distanced communication between the patients and the nurses with nRF905 wireless module transmitting and receiving signals.The sickroom call system can realize long transmission and receival .Besides,It has stable performance, high transmission speed and long transmission distance,and takes less rooms, uses less material, and can satisfy the requirements of hospital application.Keywords: chip microcomputer STC89C52,wireless transmit module,sickroom beeper前言当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，各种各样的制造业和通信业设备除了可以与计算机联机外，还可以互相联机，而实现设备间相互联机的最具发展潜力的方式就是无线通信。

基于nRF905的无线传感器网络节点的设计与实现以STC12系列单片机和nRF905射频收发器为核心，设计了一种无线传感器网络节点和基于这种节点的自组织通信协议。

给出了节点的整体结构，详细阐述了软件设计流程。

试验表明该节点实现了自组织和多跳数传，通信稳定可靠，网络吞吐率达到无线传感器网络的要求。

无线传感器网络是计算机技术、传感器技术和网络通信技术相结合的产物。

它由大量随机分布的、具有实时感知、无线通信和自组织能力的传感器节点组成。

随着无线技术的高速发展，无线传感器网络越来越多地走进人们的视野中。

与有线技术相比，无线技术具有成本低、体积小、省去复杂的布线等优点。

但是由于现有的无线传感器节点大都采用电池供电，放置地点随机变动，随时可能出现节点中断的情况，通信能力十分有限，需要经常性的人工维护。

因此，无线传感器网络节点要具有自组织、中断自我修复的功能，需要设计合适的通信协议和路由算法，以提高系统通信的可靠性。

为此，本文采用无线射频芯片nRF905和STC12系列单片机设计了一种无线传感器节点，并且在典型自组织网络的通信协议-动态源路由协议DSR(Dynamic Source Routing)的基础上，针对路由维护算法做出改进，设计出一种易于实现且实用性高的通信协议，实现了自组织和多跳传输数据的无线通信系统。

1 节点硬件设计节点分为协调器节点和普通节点，普通节点带有传感器，负责采集需要的数据并组成网络，协调器节点负责整个网络的控制和数据的汇总、分析、处理等。

图1为协调器和普通节点的结构图。

1.1 MCUSTC12LE5410AD单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，是高速、低功耗的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，而速度快8~12倍，内部集成硬件高速SPI(Serial Peripheral Interface)接口、2 KB EEPROM、A/D转换模块和MAX810专用复位电路。