[工学]单片机原理与接口技术第11章 单片机系统无线扩展技术

《[工学]单片机原理与接口技术第11章 单片机系统无线扩展技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单片机原理与接口技术第11章单片机系统无线扩展技术10/3/20211（1）熟悉单片机无线接口的工作原理。（2）熟悉nRF905无线数传芯片接口电路的设计方法。（3）了解无线传感网络ZigBee的基本原理和应用。本章教学要求10/3/20212本章目录11.1点对点无线通信11.1.1nRF905芯片介绍11.1.2应用nRF905扩展单片机无线接口11.2ZigBee无线网络技术简介11.2.1ZigBee网络框架11.2.2ZigBee网络中的设备11.2.3ZigBee网络拓扑结构11.2.4ZigBee技术的特点和应用

2、领域11.3ZigBee无线网络技术应用实例11.3.1支持ZigBee无线网络的单片机选择11.3.2串行总线接口的数字式温湿度传感器选择11.3.3ZigBee无线网络节点的硬件电路设计11.3.4软件设计习题与思考题10/3/20213前言与有线通信技术相比，无线通信技术具有如下优点：布线成本低，不需要专门的电缆；只需将设备与无线数据传输模块相连接，建网快捷、扩展性好；维护方便,灵活性高,易用性好,可快速构建应用系统。随着射频技术和集成电路的发展，短距离无线数据传输速率也越来越快，抗干扰能力也越来越强，体积却越来越小，功率

3、和成本越来越低，开发简单快速，极大地促进了移动电子设备的发展。目前，无线数据传输使用范围非常广泛，包括工业控制、交通物流、环境监测、市政设施、粮情监测、仓库监测、医疗监护、家庭电子、社区服务和物业管理等诸多方面。10/3/20214前言目前广泛应用的无线通信技术主要有：无线传感网络（ZigBee）；蓝牙（Bluetooth）；红外（IrDA）；无线局域网802.11（Wi-Fi）。还有一些近距离无线技术标准，例如：射频标签RFID；超宽频UWB（UltraWideBand）；短距离通信（NFC）；HomeRF等。这些技术都有各自

4、的特点和适用的场合。本章将以点对点无线通信和ZigBee无线传感网络为例介绍单片机无线接口技术。10/3/2021511.1点对点无线通信早期的无线收发电路采用分立元件组成，调试复杂而且稳定性欠佳。随着大规模集成电路技术的发展，短距离无线收发芯片已经集成化，形成单片数字信号射频收发芯片，只需要增加少量外围器件就可组成一致性良好，性能稳定的无线收发模块。这些射频收发芯片一般均采用串行接口同单片机进行通信，因此单片机只要通过通信接口对射频收发芯片内部的寄存器进行配置就可以改变发射功率、工作频率等参数，数据的传输也是通过串行接口进行的

5、，极大地方便了单片机无线应用开发。这些射频收发芯片主要有挪威Nordic公司生产的nRF401，nRF905，nRF2401等，美国Analog公司生产的ADF7021，ADF7022，ADF7025等，Chipcon公司生产的CC1100，CC1020，CC2500等，SiliconLabs公司生产的Si4430/31/32等芯片。本节将以nRF905为例介绍射频收发芯片与单片机的接口技术。----射频收发芯片10/3/2021611.1.1nRF905芯片介绍nRF905是集成度很高的多频段单片射频收发器。工作于433/86

6、8/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道。nRF905采用GFSK调制方式，最高工作速率50kbps。芯片内部集成了曼彻斯特编码和解码器。利用SPI接口同单片机进行数据交换。外部只需连接少量电阻和电容元件，配置简单方便。最大发射功率为10dBm。接收灵敏度为-100dBm。工作电压为1.9~3.6V。功耗低，发送功率-10dBm时电流为9mA，接收时为12.5mA，待机模式下仅为2.5A。适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线监测等领域。----nRF905芯片10/3/2021711.1.1nRF905芯片介

7、绍nRF905内部结构图nRF905由电源管理模块,频率合成器,接收解调器,功率放大器,晶体振荡器,低噪声放大器,功率放大器,调制器,内部寄存器和SPI总线接口等模块组成。nRF905采用32引脚QFN封装(5×5mm)----nRF905结构10/3/2021811.1.1nRF905芯片介绍1．nRF905的引脚功能引脚名称功能引脚名称功能MISOSPI接口输出信号uCLK时钟输出MOSISPI接口输入信号XC1晶振输入或外部时钟输入SCKSPI接口时钟XC2晶振输入CSNSPI接口使能信号VDD_PA功率输出，向外部天线提

8、供功率PWR_UP数字输入，芯片上电ANT1天线接口1TRX_CE芯片发射或接收使能ANT2天线接口2TX_EN发送或接收控制信号，TX_EN=1为发送模式，TX_EN=0为接收模式IREF参考电流输入CD数字输出,载波检测指示输出信号DVDD_1V2连接外部解