基于nrf401的短距离无线通信设计 (1)

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1、万方数据基于nRF401的短距离无线通信设计闵豫李学华(成都信息工程学院电子工程系，四川成都，610225)【摘要】随着科技的发展，短距离无线通信已广泛应用于各种领域中。选用两块基于nRF401的无线传输模块PTR2000，分别与计算机串15／和89S51单片机相连，利用CRC循环冗余编码进行差错检验，从而构成了一条高效、稳定、可靠的点对点无线传输通路。在此基础上还设计出一套简单、实用的小型无线防盗报警系统，该系统具有自动纠错，自动识别，抗干扰能力强等特点。【关键词】短距离无线通信nRF401CRCPTR2000无线通信因其组网灵活、无需布线、不受地理环境限制等优点而受到青睐，近年来发展迅

2、速，被广泛应用于遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象控制、机器人控制、无线／230／422／485数据通信、数字音频、数字图像传输等系统。主要介绍了基于nRF401设计的无线通信硬件电路设计，通过分析误码率高低及出现误码的环节，讨论采用比较可靠的CRC循环冗余编码进行差错检测，采用前向纠错方式对错误包进行纠正，从而建立一条高效、稳定、可靠、高速的点对点无线传输通路。并在此基础上设计出一套无线防盗报警系统，具有自动识别、自动连网、灵敏度高等特点，经过

3、实验，能够稳定工作。一、系统设计选用两块PTR2000模块，其中一块经MX232电平变换后与计算机串口相连构成主机，另一块直接与89S51单片机串口和I幻口相连组成从机，从而构成一条点对点的半双工无线通路，基本结构如图l所示，其中PTR2000模块核心芯片为nRF401。≮专妒图1无线通信系统基本结构二、硬件电路一52一如图1所示，选用基于433MHZ单片无线收发芯片nRF401的无线数传模块PTR2000建立无线通信电路。1、nRF40l芯片nRF401是一个为433MHzISM频段设计的真正单片uHF无线收发芯片。它采用FSK调制解调技术，最高工作速率可以达到20K，发射功率可调，最大

4、发射功率是+10Db，天线接口设计为差分天线，以便使用低成本的PCB天线，nRF401还具有待机模式，工作电压范围可以从2．7—5V。其优点在于电路外围元件少，无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，最高速率20Kbps，功耗低，工作电压范围宽，因而被广泛应用于报警和安全系统，自动测试系统，家庭自动化控制，遥控装置，车辆安全系统，工业控制，电信终端等领域。2、PTR2000模块PTR2000是一种新型的单片无线收发数传MODEM模块，该器件为超小型模块器件，内部集成了nRF401芯片及其外部电路，具有超低功耗、高速率(19．2Kbps)无线收发数传功能，且性能优异，使用方便，可

5、广泛应用于无线数传产品的设计领域。3、主机硬件电路设计主机由PI’R2000经MAX232电平转换后与计算机串口相连构成，硬件组成电路如图2所示。4、从机硬件电路设计从机主要由89S51单片机、PTR2000模块、X5045看门狗及EEPROM存储芯片以及前端红外被动探测器组成。其中PTR2000与单片机串口相连，由单片机的万方数据图2主机硬件电路P314VI控制PTR的接收与发送状态，前端红外被动探测器的触发口与单片机的INT0口相连，从而产生触发报警信号，X5045芯片用来存储从机ID及构成看门狗电路硬件电路如图3所示。图3从机硬件电路红外主动探测器电路如图4所示。。峰．^．．曾。。，

6、”旷一-_秽圈罐瑶Ja圃_]l璺．_3‘T～一旦辆瑟3⋯。础：翻＆，f占n1图4前端红外主动探测器电路图当D2接收到D1发射出经反射物反射的信号，D3发光，输出端U01(LM567)的8脚输出低电平。将第8脚与单片机的INT0口相连，即构成一个高灵敏度的红外被动探测电路。该电路设计能够兼容多种探测器，如烟雾探测器、压力探测器、门磁探测器等，准确地讲，只要能产生下降沿触发信号的探测器均能与本电路组成防盗报警从机。在实际应用中，可选用连接各种不同探测器的从机组成多元防盗监控报警系统。三、软件系统设计1、CRC码校验原理及生成方法循环冗余码校验是利用除法及余数的原理来做错误检测。实际应用时，发送

7、端计算出CRC值并随数据一同发送给接收端，接收端对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两值不同，则说明通信出现错误。常用的CRC码有CRC一12码，CRC～16码，CRC～CC嗍，CRC一32码，由于设计需要发送的数据只有两个字节，所以为减小杂项开销，提高信道利用率，采用简化的8位CRC码，通过实验，完全能满足系统需要。8位CRC码生成的过程为：f1)设置CRC寄存器，并给其赋初值FF。(2)将数据第一个8