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1、1 课程设计 题目 基于nRF905的无线数据发射器电 路 设 计学院名称 电气工程学院指导老师 黄智伟 班 级 通信工程092班学 号 20094400228学生姓名 张晋杰 二0一二年五月基于nRF905的无线数据发射器电路设计摘要简要介绍内嵌AVR RISC微控制器的无线数据发射器nRF905的功能、内部结构、引脚排列及典型的应用电路。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（5mm5mm），工作于433/868/915MHz3个ISM频道。要求只有一个晶振，一个LiMnO2 铸造单元（CR2032或者类似的
2、），三个电容，一个感应器，一个调谐环路天线来实现完整的开关无线RF数据传送。关键字： 微型发射器 微控制器 VCO电感 外部环路滤波器 目 录1. nRF905芯片简介-22. nRF905模块介绍-32.1 NRF905无线模块特点-42.2 接口电路管脚说明-52.3 模块引脚和电气参数说明-62.4 工作方式-72.5.配置RF905模块-83. 单片机最小系统介绍-94. 无线发射系统原理图及PCB图-105. 发射程序-116.总结-127. 参考书目-131. nRF905芯片简介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
3、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。 2.1 模块介绍NRF905无线模块特点：(1) 433Mhz 开放ISM 频段免许可证使用(2) 最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合(3) 125 频道，满足多点通信和跳频通信需要(
4、4) 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制(5) 低功耗1.9 -3.6V 工作，待机模式下状态仅为2.5uA (6) 收发模式切换时间 650us (7) 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便(8) TX Mode: 在+10dBm情况下，电流为30mA; RX Mode: 12.2mA (9) 标准DIP间距接口，便于嵌入式应用(10)RFModule-Quick-DEV 快速开发系统，含开发板2.2 接口电路管脚说明管脚名称管脚功能说明1VCC电源电源+3.33.6V DC2TX_EN数字输入TX_EN=1 TX
5、模式TX_EN=0 RX模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接收4PWR_UP数字输入芯片上电5uCLK时钟输出本模块该脚废弃不用，向后兼容6CD数字输出载波检测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接收或发射数据完成9MISOSPI接口SPI输出10MOSISPI接口SPI输入11SCKSPI时钟SPI时钟12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地说明：(1) VCC脚接电压范围为3.3V3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。推荐电压3.3V左右。(2) 除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3
6、V左右的单片机更加适用了。(3) 硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。(4) 13脚、14脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来。(5) 排针间距为100mil,标准DIP插针。(6) 与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。(7) 其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块! 如果是3.3V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。2.3 模块引脚和电气参数说明RF905模块使用N
7、ordic公司的nRF905芯片开发而成。RF905 单片无线收发器工作在433/868/915MHZ 的ISM 频段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 接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为10dBm 时发射电流为30mA 接收电流为12.5mA. 进入POWERDOWN 模式可以很容易实现节电。RF905SE模块性能参考数据参数数值单位最低工作电压3.0V最大发射功率10dBm最大数据传输率曼切斯特编码50kbps输出功率为-10 dBm时工作电流9m
8、A接收模式时工作电流12.5mA温度范围-40 to+85摄氏度典型灵敏度-100dBmPOWERDOWN模式时工作电流2.5uARF905SE模块工作电压与最大发射增益参考数据工作电压(模块VCC供电电压)模块最大发射增益(dBm)+3.3V+7.3dBm+3.6V+10dBm2.4 工作方式RF905一共有四种工作模式, 其中有两种活动RX/TX 模式和两种节电模式。l 活21160 .模24335 .ShockBurst RX ShockBurst TX l 节30005 .模24335 .1) 掉30005 .和s23SPI编31243 .2) STANDBY 和s23SPI编3124
9、3 .nRF905 工20316 .模24335 .由s23TRX_CE、s23TX_EN、s23PWR_UP 的35774 .置26469 .设23450 .。lnonePWR_UPTRX_CETX_EN工20316 .模24335 .0XX掉30005 .和f0SPI编31243 .10XStandby和f0SPI编31243 .110ShockBurstRX111ShockBurstTX2.4.1 ShockBurst 模式ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射
10、速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。ShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在ShockBurstTM收发模式下，RF905自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，当发送过程完成后，DR引脚通知微处理器数据发射完毕。2.4.2 ShockBurst TX 发送流程典型的RF905发送流程分以下几步：A. 当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要
11、发送的数据送传给RF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发RF905的ShockBurstTM发送模式；C. RF905的ShockBurstTM发送：(1) 射频寄存器自动开启；(2) 数据打包(加字头和CRC校验码)；(3) 发送数据包；(4) 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；D. AUTO_RETRAN被置高，RF905不断重发，直到TRX_CE被置低；E. 当TRX_CE被置低，RF905发送过程完成，自动进入空闲模式。注意：ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚
12、是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，RF905才能接受下一个发送数据包。2.4.3 ShockBurst RX 接收流程接收流程A. 当TRX_CE为高、TX_EN为低时，RF905进入ShockBurstTM接收模式；B. 650us后，RF905不断监测，等待接收数据；C. 当RF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；D. 当接收到一个相匹配的地址，AM引脚被置高；E. 当一个正确的数据包接收完毕，RF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把DR引脚置高F. 微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；G. 微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；H. 当所有的数据接收完毕，nRF905把DR引脚和AM引脚置低；I. nR
