第 21 卷第 4 期 2010 年 8 月 JOU R NA L OF ZH ON GY U A N U NI VERSIT Y O F T ECH NO L OG Y 中原 工学院学报 V ol. 21 N o. 4 A ug . , 2010 文章编号: 1671- 6906( 2010) 04- 0027- 03 基于 A T 89S 52 和 nRF 905 的无线遥控系统设计与实现 董秀洁, 赵程程 ( 中原工学院, 郑州 451191) 摘 要: 研究了利用 nRF 905 芯片进行无线传输的设计思想和 实现方法, 介绍了发射器和接收 器软硬件 结构及微控 制 器和无线收发芯片的通讯协议. 设计了以 nR F905 无线收发模块和 A T 89S52 单片机 为核心的 多路无线 遥控系 统, 该 系 统具 有低成本、易扩展、操作简单等优点, 不仅可以在各种复杂的工 业现场高效而准确地进行无线数据传输, 也广泛应 用 于远程控制、无线数据采集等多个领域. 关 键 词: 无线通信; nR F905; 单片机; 数据采集 中图分类号: T N92 DOI: 10. 3969/ j. issn. 1671- 6906. 2010. 04. 007 文献标识码: A 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. 无线数 据传输区别于传统的有线传输方式, 系统不需要传输 线缆、成本低廉, 配上相应的无线通信接口电路, 就可 以实现单片机之间的无线数据传输. 本设计以单片机 A T 89S52 为核心, 采用了挪威 N o rdic V L SI 公司最新 推出的单片无线收发一体芯片 nRF 905, 设计出一种 多路无线遥控系统, 特别适用于手持现场设备、电池供 电设备、遥控遥测设备、水文气象监控设备、生物信号 采集系统、工业数据采集系统. 1 系统组成 系统包括发射器和接收器 2 个部分. 发射器由键 盘输入电路、L ED 显 示电路、M CU、无线 发射电路和 天线等 构 成; 接收 器 由 接收 天 线、无 线 接收 电 路、 MCU、继电器驱动、继电 器等构成. 系统结构如图 1 所示. 本无线传输系统的硬件部分主要由主单片机电路 板和 2 个 收 发 器 组 成. 主 单 片 机 采 用 A T 89S52. 收稿日期: 2010- 06- 11 基金项目: 河南省科技攻关计划项目( 072102210078) 作者简介: 董秀洁( 1957- ) , 女, 山东潍坊人, 教授. 图 1 系统结构图 A T 89S52 具有 以下 功能: 8 k 字节 Flash, 256 字节 RA M , 32 位 I/ O 口线, 看门狗定时器, 2 个数据指针, 3 个 16 位定时器/ 计数器, 1 个 6 向量 2 级中断结构, 全双工串行口, 片内晶振及时钟电路. 无线数据传输模块采用 nR F905 模块, 430/ 868/ 915 M H z 高性 能嵌 入式 无线 模块, 多 频道 多频 段, 1. 9~ 3. 6 V 低电压工作, 待机功耗 2 A ; 超小体积, 内置环行天线, 性能稳定且不受外界影响, 对电源不敏 感, 传输距离较远; 最大发射功率+ 10 dBm , 高抗干扰 GF SK 调制, 可跳频, 数据速率 50 kbps , 独特的载波 检测输出, 地址匹配输出, 数据就绪输出; 内置完整的 通信协议和 CR C, 特别适合工业控制场合[ 1] . 

28 中原 工学院学报 2010 年 第 21 卷 nR F905 有 2 种工作模式和 2 种 节能模式. 2 种 工作模式分别是 ShockBurst T M 发送模式和 Shock Burst R M 接收模式, 2 种节能模式分别是掉电和 SPI 编程模式、ST A N DBY 和 SPI 编 程模 式[ 2] . nRF 905 的工作模式由 T RX_CE、T X _EN、PWR _U P 3 个引脚 的设置来决定, 见表 1. 表 1 nRF905 的工作模式 PWR _U P T RX_CE T X_EN 0 1 1 1 X 0 1 1 X X 0 1 工作模式 关机模式 空闲模式 射频接收模式 射频发送模式 2 系统硬件电路设计 MCU 采用 A T 89S52 作为主控制器, 在整个系统 中需加入一个电平转换电路, 来满足 nR F905 模块的 电源要求. 除了电源和接地端, 其余管脚都可以直接 和 A T 89S52 的 I/ O 口直接相连, 用普通单 片机 I/ O 口模拟 SPI 接口, 只需要 添加代 码模拟 SPI 时 序即 可[ 3] . A T 89S52 控制 nRF 905 的硬 件原理 如图 2 所 示. 图 2 系统原理图 2. 1 控制器设计 本设计中, A T 89S52 外接 12MH z 晶振, M CU 与 nR F905 连接的管脚对应关系如表 2 所示. 2. 2 收发器设计 信号发射电路包括键盘和CPU 、无线发射、复位 表 2 M CU 与 nRF 905 管脚对应关系 M CU P 1. 0 P 1. 1 P 1. 2 P 2. 1 P 2. 2 P 2. 3 P 2. 4 P 2. 5 P 2. 6 P 2. 7 nRF 905 DR A M CD M ISO M O SI SCK CSN CE PW R_U P EN 电路等部分, M CU 选用 A T 89S52, nR F905 的工作 频率为 433 M H z, 复位芯片选用 MA X 809, M CU 通 过 SPI 总线与 nRF 905 相对应管脚直接连接, 由 M CU 控制 nRF 905 的 I/ O 输出和 nR F905 的状态反馈, 只 需添加一些代码即可实现 SPI 时序, nRF 905 的其余 接线为 nR F905 的标准连接. 接收电路与发送电路基本相同, 在无线遥控接收 部分的设计中, 采用单片机驱动 8 个继电器, 相应分 别控制了 8 个不同的动作. 将 nRF 905 设置为接收模 式时, 一旦检测到有信号的到来, 相应的继电器将会完 成其设定好的动作; 接收电路的继电器驱动电路选用 U L N 2003 反相器, 该芯片驱动能力强, 可直接驱动 继电器. 3 软件设计 3. 1 初始化配置 初始化 nRF 905 的射频配置寄存器. CH _N O 配 置频段在 433 M H z, 输出功率为 10 db, 不重发, 节电 为正常模式, 地址设为 4 字节, 接收发送有效数据长度 为 32 字节, 采用外部 16 M 时钟晶振. 3. 2 发送数据 发送数据时, MCU 应先把 nRF905 置于待机模 式( P WR_U P 引脚为高、T R X_CE 引脚为低) , 然后通 过 SP I 总线把发送地址和 待发送的数据都写入相应 的寄存器中, 之后把 nRF 905 置于发送模式( PWR _ U P、T R X_CE 和 T X _EN 全置高) , 数据就会自动通 过天线发送出去. 若射频配置寄存器中的自动重发位 ( A U T O _RET RA N ) 设为有效, 数据包就会重复不断 

第 4 期 董秀洁等: 基于 A T 89S52 和 nRF 905 的无线 遥控系统设计与实现 29 地一直向外发, 直到 M CU 把 T RX _CE 拉低, 退出发 送模式为止. 整个发送过程的流程如图 3 所示. 图 4 接收流程图 图 3 发送流程图 4 结 语 3. 3 接收数据 接收数据时, MCU 先在 nR F905 的 待机模式中 把射频配置寄存器中的接收地址设定, 然后置其于接 收模式( PWR _U P = 1, T R X _ CE = 1, T X _ EN = 0) , nRF 905 就会自动接收空中的载波. 若收到地址匹 配和校 验正 确 的 有 效 数 据, D R 引 脚 会 自 动 置 高, MCU 在检测到这个信号后, 可以改其为待机模式, 通 过 SP I 总线从接收数据寄存器中读出有效数据. 整个 接收过程的流程如图 4 所示. 参考文献: [ 1] 徐建军. M CS- 51 系列 单片机应用及接口技术[ M ] . 北京: 人民邮电出版社, 2003: 33- 37. [ 2] 马祖长, 张怡宁. 大规模无线传感器网络得路由协议[ J] . 计算机工程与应用, 2004( 11) : 165- 167. [ 3] 李虎, 林中. 远程网络视频监控系统的设计与实现[ J] . 现代电视技术, 2004( 12) : 82- 84. 本设计以 nR F905 无线收发 模块和 A T 89S52 为 核心, 具有低成本、易扩展、操 作简单等优点, 采用以 nR F905 为内核的无线数传模块 PT R8000, P T R 8000 既可与各种低成本单片机配合使用, 也可以与 DSP 等 高速处 理器配 合使 用. 此外, P T R 8000 模 块运 行稳 定, 通信可靠, 能够实现远距离无线通信, 及 PC 机 与单片机之间、单片机与单片机之间的远距离点对点 和点对多点的异步串行通信. Design and Implementation of Wireless Remote Control System Based on AT89S52 and nRF905 DONG Xiujie, ZH A O Chengcheng ( Zhong yuan U niversity of T echnolog y, Zhengzhou 450007, China) Abstract: T he paper st udies the desig n and implement at io n o f radio t ransceiver based on nR F905 chip. T he sof tw are and har dw are st ruct ure of sender and receiver, t he com municat ion bet w een sender and receiver in the system are discussed in this paper. T his system com bines nRF 905 w ireless t ransferreceiv e module w it h lowcost and easy t o ext ensity . T hus it not o nly A T 89S52, w hich is pro vided wit h v ery convenient o perat io n, can eff icient ly and accurately perf orm t he w ireless t ransceiver in various com plicat ed industr ial environment, but also can be w idely used in many f ields such as lo ngrange contr ol and w ir eless data col lect io n. Key words: w irelesscom municat ion; nR F905; micro com put er; dat a collect ion