基于单片机的无线LED显示屏的设计.doc

《基于单片机的无线LED显示屏的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的无线LED显示屏的设计.doc（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基于单片机的无线LED显示屏的设计DESIGN OF WIRELESS LED DISPLAY BASED ON MCU摘 要信息是人们生活与工作的重要条件。人类一直在致力于提高和改善信息的传递方式，从最初的烽火警告战事，到张贴告示、通知，再到阅报亭的出现，一直都是以人工操作为主的信息传递方法，信息传递的实时性差且不灵活。随着通信技术、网络技术、控制技术、计算机技术和传感器技术的迅猛发展，人类已经置身于信息时代。生活在一个现代化的、高速传达信息的社会成为一种可能，LED显示屏（LED display）适时地走入了人们的视野当中。本文以目前普遍应用的LED户外广告显示屏为研究对象，设计了一种基于

2、单片机并且应用 nRF24L01无线芯片技术的无线LED显示屏系统。在该系统中，单片机可以从上位机读取用户输入的内容，并将数据通过nRF24L01无线芯片发送到处于其无线网络覆盖范围内的另一个用于接收数据的nRF24L01无线芯片上，该芯片再通过串口把数据发送到接收端的单片机上以驱动LED显示屏显示用户希望显示的内容。该系统应用了无线技术，有效地打破了有线组网的局限性，使得LED显示屏在一些布线条件不佳的环境下也能够轻松使用。本文首先介绍了LED显示屏的现状和未来的发展趋势，并根据现有的几种无线网络技术，提出了采用STC89C52单片机与nRF24L01无线芯片技术组合的LED显示屏系统的设计

3、方案。其次介绍了两个芯片的功能和用法，并由此设计出了该系统的硬件连接与软件框架。关键词：nRF24L01无线芯片； STC89C52； LED显示屏； 信息传递ABSTRACTInformation is an important factor for peoples living and working condition. And people beings have been trying to enhance and improve the way information is passed. From the earliest warning war by beacon, putti

4、ng up notification to appearing showcase for reading newspaper. It has been based on manual operations to transfer information. These methods real-time and Flexibility is both not good. With the rapid development of Communication Technology, Network Technology, Auto-Control Technology, Computer Tech

5、nology, and Sensor Technology, people are now living in the Information Age. It is possible to live in a modern society of high-speed conveying information. LED display in a timely manner walks into peoples vision.This thesis research object is the LED outdoor advertising display that is commonly us

6、ed currently. And this paper put forwards a wireless LED display systems based on MCU and nRF24L01 wireless chip technology. In this system, MCU can read the contents of user input from the PC, and nRF24L01 wireless chip will send the data to another of receiving data, which in aforementioned chips

7、wireless network coverage. And then the chip sends the data to another MCU through the serial port in order to drive LED display displaying the user wishes to display content. The system uses wireless technology to effectively break the limitations of a wired network, making LED displays can easily

8、be used in some poor wiring environment.Firstly, this paper introduced to the current actualities of the LED display and the development in the future. Based on the current some wireless network technologies, a LED display based on STC89C52 and nRF24L01 wireless chip technology was put forwards. Sec

9、ondly, we introduce the features and usage of them. And we devise the hardware connection and software frame.Keyword：nRF24L01 wireless chip; STC89C52; LED display; Information transfer目 录第一章 绪论1第一节 选题背景及意义1第二节 无线数据通讯的特点2第三节 典型无线网络技术介绍2第四节 课题的主要工作5第二章 系统的总体设计6第一节 MCU的选择6第二节 nRF24L01芯片介绍8第三节 LED显示屏的选择

10、14第四节 最终选择方案17第三章 基于单片机的无线LED显示屏的硬件设计18第一节 发送部分的硬件连接19第二节 接收部分的硬件连接21第四章 基于单片机的无线LED显示屏的软件设计28第一节 有线传输系统的软件设计28第二节 无线通信系统的软件设计31第五章 总结和展望39参考文献致 谢III天津科技大学2015届本科生毕业设计XL第一章 绪论第一节 选题背景及意义人类一直在努力加强和改善信息的传递，从最初的通过烽火的方式警告战事，到张贴告示，通知，然后读报亭的出现，一直都是以手工为基础的，实时性差的信息传递方法，信息的传输极为不灵活。随着通信技术，网络技术，控制技术，计算机技术和传感器技

11、术的飞速发展，人类已经进入了信息时代。因此，LED显示屏作为信息传播的重要手段成为现代信息社会的一个亮点。LED，发光二极管Light Emitting Diode的缩写。它是通过控制半导体发光二极管显示器，由镓（Ga）和磷（P），砷（As），铟（In），氮（N）等元素化合后制成的，当发光二极管的电子和空穴复合能辐射可见光，使发光二极管。在电路中的LED，通常用来指示仪器状态，或组成七段数字显示器和点阵文字的显示器。其中，磷砷化镓LED是红色的，发出绿光的LED是磷化镓，碳化硅LED是黄灯，而铟化镓LED则发出蓝光。 LED显示器（LED display）是一种平板显示器，它包括一个个小的LE

12、D模块板，通常用于显示各种信息，比如：文本，图形，图像，动画，行情，视频，视频信号等。 LED显示屏的发展一共经历了3个阶段： 1990年以前，LED显示屏处于形成的过程中。在此期间，由于受到材料的限制，LED显示屏的应用并不普遍；与此同时，显示控制技术基本上是通信控制模式，在屏幕上显示的效果与人们所希望的目标相去甚远。在此期间，国外的LED显示屏应用很广，但在国内很少，产品主要以红色为主，通信控制模式，灰度是一个单点的四级灰度级，在这个阶段LED显示屏的成本还是比较高的。 从1990年到1995年，在这一阶段LED显示屏高速发展。在20世纪90年代，信息产业在世界各地快速增长，信息技术在各个

13、领域不断突破，LED显示屏材料和控制技术也有新的成果随之出现。随着蓝色LED的研制成功，全彩色LED显示屏将开始进入市场；计算机技术和微电子技术的发展使得在显示屏的控制技术出现了一个新成就视频控制技术，灰度达到了16级甚至64级灰度调灰，大大提高了其动态显示性能。这一阶段，LED显示屏在中国发展非常迅速，从初期的几家逐步发展为几十家，年产值也由数千万元人民币猛增至数亿元人民币，产品的应用涉及金融证券，体育，铁路，机场，车站，高速公路，广告，电信，邮电等领域，特别是1993年发展的证券股票业，使得LED显示屏市场被引爆。与此同时，在平板显示的领域，LED显示屏基本形成了主流产品，该行业也成为一个

14、新兴的高科技产业。自1995年以来，LED显示屏的发展稳步提高，并且进入了整体产业结构的调整和完善时期。行业内竞争加剧，出现了许多中小型企业，使其价格大幅度下跌，但应用越来越广泛。这时候，产品质量，标准化等方面的一系列新问题的出现，不得不使有关部门对LED显示屏发展的情况给予足够重视并且在这方面做出适当的指导和规范，目前工作已逐步深入展开。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所信息的发布。目前，LED显示技术大多数还是有线网络，因此，收到诸多因素的限制，如建设周期长，工作量大，缺乏灵活性，我们不能做到让其去适应复杂的环境条件。无线技术的应用很好地解决了上述

15、问题，是一种必然趋势。无线技术现在已经在办公，工业控制，移动通信增值服务等领域里得到应用。第二节 无线数据通讯的特点无线技术作为数据通讯的一种有效方式，与有线接入相比，其特点和优势主要体现在：（1）传输距离远：无线技术的半径则可达 300 英尺左右，约合 100 米。 （2）传输速度快：无线技术传输速度非常快，可以达到 11mbps，符合个人和社会信息化的需求。 （3）业务集成性：无线技术在第二层以上与以太网完全一致，所以能够将WLAN 集成到已有的宽带网络中，也能将已有的宽带业务应用到 WLAN 中。 （4）建设便捷性：无线最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动

16、办公用户的需要，具有广阔市场前景。 （5）使用安全性：IEEE802.11 规定的发射功率不可超过 100 毫瓦，实际发射功率约 6070 毫瓦。 所以研究无线技术的无线视频传输系统将是很有实际价值的，并将会影响到人们生活的方方面面。第三节 典型无线网络技术介绍随着我国国际地位和科研水平不断提升，无需布线的无线数据系统对用户具有很大的吸引力。无线数据系统能够工作在局域范围的数字化传输信息的无线网络中，在不改变设备的原始的前提下，有效的数据信息可以准确，快速地发送到参与者手中。因此，无线数据系统设备的设计受到了国内外厂商在相关领域的广泛关注，未来无线数据系统有可能取代现有的有线数据系统，成为未来

17、数据传输的主流。要了解无线数据传输，你必须先了解无线传输技术。以下是一些典型的短距离无线网络技术。一、红外线数据通信技术红外线数据通信技术是通过红外线点对点的数据传输技术，它是第一个无线个人区域网（PAN）技术。在1993年，红外线数据协会（IrDA，Infrared Data Association）成立，红外线通信标准被统一，即现在被广泛使用的IrDA红外线数据通信的协议和规范。采用IrDA标准的无线设备具有4Mb/s和16Mb/s的速率。目前，该技术被广泛应用于小型移动设备（如移动电话，手提计算机）上。红外线通信不需要申请应用频率的使用权，所以它的成本低，并具有移动通信所需的体积小，功耗

18、低，容易连接，方便使用的特点。缺点是，它的通信范围太短（1-3米），并彼此必须对齐且在中间没有其他对象阻止的前提下进行设备通信，所以该技术只能被用于连接两个（而非多个）设备。二、蓝牙技术 蓝牙（Blue-tooth）技术是一种语音通信和无线数据的开放的全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，提供低成本地接入固定或移动终端设备2。蓝牙技术使用全球通用的2.4GHz ISM频段的传输频带，提供1Mbps的传输速率和10米的传输距离，具有较高的抗干扰能力和安全性。然而，使用蓝牙技术的无线通信，需要专门的蓝牙芯片来实现，蓝牙协议栈大小约为60-150KB，所以，协议具有较高的复杂度，并且对存储器资

19、源的需求较大。 蓝牙是于1994年被爱立信公司首次提出作为一种短距离无线通信技术规格的。标准版的蓝牙协议802.15.1。新的802.15.1a基本相同于蓝牙1.2标准，并具有一定的QoS特性。三、WiFi 技术 WiFi由一个名为“无线以太网相容联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证” 。它的目的是解决基于IEEE 802.11x无线网络通信标准而生产的产品设备兼容性问题。最初的IEEE802.11规范是在1997年提出的，称为802.11b，电波的覆盖范围可达100m左右，工作在

20、2.4GHz 的 ISM 频段上，总数据传输速率设计为 2Mb/s。 随着无线网络协议的新版本，如802.11和802.11g已经推出，WiFi应用将更加广泛。的802.11a定义了一个在5GHz ISM频带上数据传输速率高达54 Mb / s的物理层，但与802.11a和802.11b不兼容; 802.11与802.11b的使用相同的正交频分复用调制技术，工作在2.4GHz频带中，拥有54MB/s的速率，将有可能被最无线网络产品的制造商选定为产品标准。 WiFi射频和基带协议比较复杂，成本高，WiFi的硬件实现需要一个大的容纳空间，无法满足低功耗技术应用的要求。四、超宽频技术 超宽频技术（U

21、WB，Ultra Wide Band）是一种无线载波通信技术。它不使用一个正弦载波，而是使用非正弦纳秒短脉冲传输数据，所以它的频谱份额很宽3。美国FCC规定：UWB工作频率范围从3.1 GHz到10.6 GHz，500MHz是最低的工作带宽。传输距离通常小于10m，采用1 GHz以上的带宽，通信速度可以达到数百Mbps或更高。 UWB技术具有系统的复杂性低，发射信号功率谱的密度低，对信道衰落不敏感，定位精度高，拦截能力，传输速率快等特点，主要用于在小规模的，高分辨率的，可以穿过人体，墙面或地面的雷达和图像系统。UWB的应用将在视频消费娱乐的无线个人区域网络中展现最独特的一面。 但它也有自己的缺

22、点，如UWB系统占用的带宽大，可与其它现有的无线通信系统形成干扰；此外，由于其非常短的脉冲调制的持续时间，瞬时峰值功率可能会很大，这甚至可能影响民航和许多其他系统的正常工作。五、ZigBee技术 ZigBee技术是一种新的短距离，低复杂度，低功耗，低数据率，低成本的基于IEEE 802.15.4的双向无线网络技术开发的无线标准。ZigBee技术的基本速率是250KB/s，当减小到28KB/s时，传输范围可以扩展到134米，并有更高的可靠性。此外，它可以与254个节点联网，节点需要很少的能量，这是一种中继性的，从一个节点到另一个通过无线电波传送的数据，其通信效率非常高。它可以更好地支持游戏，消费

23、类电子产品，仪器仪表和家庭自动化应用。人们希望扩大在工业监控，传感器网络，家庭监控，安防系统，玩具等领域ZigBee应用。ZigBee技术显著的特点：低功耗，低成本，大容量的网络，时间短，安全，有效范围小，灵活的工作频段，传输的可靠性，强大的自组织网络。当然，ZigBee技术也需要改进，比如在整个网络的跳频，抗干扰方面都需要探索。再如，大量的节点应如何合理地管理，使得最终产生一个合理有效的路由路径，需要进一步研究。六、nRF24L01无线射频技术 在2.4GHz非授权频段上,目前已经云集了蓝牙、WiFi、Zigbee等多个标准无线协议，本来各协议可以相安无事开发自己的专有应用，但现在，非标准无

24、线射频协议的涌入打破了这一平衡，该协议意图蚕食蓝牙、Zigbee已有的市场。非标准无线射频协议的优势是低功耗、低成本、易开发。比如我们基于nRF24L01的无线鼠标的电流消耗相比竞争对手协议要低数百倍。因此电池寿命可以提高15到600倍。该芯片支持的数据率可以高达2Mbps，接收模式电流消耗仅有12.5mA4。由于在2.4GHz非授权频段上已经有多种无线应用，如何确保信息发送接收的在干扰状态下保持连续性就很重要。而nRF24L01片上的检测功能可以检测任何固定频率的网络，例如，nRF24L01如果检测到附近有正在工作着的无线局域网，就可以利用很短的时间快速从拥挤的通道中跳转出来。另外，nRF2

25、4L01集成了自动发送和自动接收的数据包、发送及应答信号、检测和重发丢失的数据包、存储没有收到应答信号的数据包等功能，所以可以自动重发丢失的数据包，从而确保其在终端的可靠性。在低成本、易开发方面，由于全部的射频部分、协议和滤波部分都集成在芯片中，因此降低了用户的成本，同时又建立一个完整的系统所需的外部元件，即晶振、电容、电阻以及低成本的单片机，而单片机和nRF24L01通过异步串行口或同步串行口连接。nRF24L01也内嵌了ANT协议，可以让用户方便地组建无线网络。ANT是一个无线个人局域网（PAN）通讯技术，它可以确保数据连接的完整性，并且它是一个低成本、低功耗的无线网络协议。这个协议调制方

26、式采用了GFSK调制，支持星型以及端对端等多种组网形式，支持节点的个数达到了数千个以上，所以，它不但威胁到蓝牙应用，还威胁到Zigbee应用。根据以上对目前多个无线网络技术的介绍和分析，本文选择以nRF24L01（2.4G无线射频芯片）组建的无线网络技术作为智能家居环境监测系统的解决方案。第四节 课题的主要工作 本文以无线LED显示屏为研究内容，采用nRF24L01无线射频技术作为数据传输平台，将用户所期望显示的内容通过单片机发送至nRF24L01无线射频网络上。nRF24L01对接收到的数据进行处理，并最终显示在LED显示屏上，从而将用户其所需传达的信息清晰地展现出来。根据以上介绍，本文主要

27、的研究内容如下：（1）nRF24L01无线射频技术介绍。（2）根据nRF24L01无线射频技术特点，设计基于nRF24L01技术的LED显示屏。（3）完成硬件和软件设计。第二章 系统的总体设计第一节 MCU的选择 本设计中的MCU所选用的是STC系列。 STC89C52单片机完全兼容51系列单片机的所有功能，并且自身带有2K内存储器，在编程器上实现闪烁式的电擦写可达数万次，比以往惯用的8031CPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点。STC89C52单片机是最早期也最典型的产品，它是具有高性能、低功耗、采用C-MOS工艺的8位单片机。在硬件资源、功能以及软件的指令和

28、编程上与Intel的80C3X单片机是完全相同的；并且在应用中是可以直接替换的；在STC89C52内部设有FLASH程序存储器，所以既可用常规的编程器编程，也可用在线的方式使之处于编程状态对其编程；编程速度快，擦除时也无需紫外线。STC89C5X系列被认为是Intel 80C3X 的内核与STC-FLASH技术的结合体。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案2。一、 STC89C52的主要性能 （1）与MCS-51产品指令系统完全兼容； （2）片内集成了4KB的FLASH存储器，可反复编程/擦除1000次； （3）数据保留时间：10年； （4）全静态设计，时钟频率范围为024MHz

29、、33MHz； （5）三个程序存储器保密位； （6）1288字节的内部RAM； （7）32条可编程的I/O口线； （8）2个可工作于4种模式的16位定时/计数器； （9）5个中断源，2个中断优先级； （10）可编程的串行通道； （11）具有4种工作模式的全双工串行口； （12）低功耗的待机工作模式和掉电工作模式； （13）片内振荡器和时钟电路；二、STC89C52芯片外形及管脚说明 STC89C52芯片实物图如图2-1，引脚图如图2-2。图 2-1 STC89C52芯片实物图图 2-2 STC89C52芯片管脚图下面对STC89C52的引脚进行介绍3： VCC：供电电压。 VSS：接地。 P0

30、口：P0口为8位漏级开路双向I/O口，每个引脚可以吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在进行FLASH编程时，P0口是作为原码输入口的，当进行FLASH校验时，P0需要输出原码，这时P0口必须在外部被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的缓冲器能接收并且输出4个TTL门电流。P1口管脚在写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，当P1口在外部被下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。而在进行FLASH编程以及校验时，P1口将作为第八位地址来被接收。

31、 P2口：P2口为一个内部含上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被置“1”时，其管脚被内部的上拉电阻拉高，且作为输入。并由此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它可以利用其内部的上拉优势，对外部8位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时用来接收高八位的地址信号和控制信号。 P3口：P3口的管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可以接收输出4个TTL门电流。

32、当P3口被写入“1”后，它们将被内部上拉为高电平，并且用来当作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52单片机的一些特殊功能口，其备选功能如下：P3.0 RXD（串行输入口）； P3.1 TXD（串行输出口）； P3.2 INT0（外部中断0）； P3.3 INT1（外部中断1）； P3.4 T0（计时器0外部输入）；P3.5 T1（计时器1外部输入）； P3.6 WR （外部数据存储器写选通）； P3.7 RD （外部数据存储器读选通）； 当然，P3口也可以同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器

33、复位时，要保持RST脚的两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当单片机访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平将会用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR的8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC 指令是ALE才起作用。另外，该引脚应该被略微拉高。如果微处理器在外部执行ALE禁止时，置位是无效的。PSEN ：外部程序存储器的选通

34、信号。在由外部程序存储器读取指令的期间，每个机器周期会有两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不会再出现。EA/VPP：当该引脚保持为低电平时，则在此期间只访问外部的程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意：在使用加密方式1时，EA会将内部锁定为RESET；而当EA端保持为高电平时，此时内部的程序存储器才会被访问。在FLASH编程期间，该引脚也可以用于施加12V的编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。第二节 nRF24L01芯片介绍 nRF24L01是由NO

35、RDIC生产的工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器系统包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器以及调制器和解调器。以nRF24L01和低功耗单片机为核心组成的点对点高速无线传输系统，具传输速率高、体积小、功耗低、成本低廉等优点，可广泛应用于高速无线数据传输、遥测遥控等方面4。一、 nRF24L01无线通讯模块特点 （1）低工作电压：1.93.6V的低电压工作 （2）高速率：2Mbps，由于在空中传输时间很短，这极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置1Mbps或者2Mbps的空中传输速率） （3）多频点：12

36、5 频点，能够满足多点通信以及跳频通信的需要 （4）超小型：内置 2.4GHz 天线，体积小巧，15x29mm（包括天线） （5）低功耗：当工作在应答模式通信时，它的空中传输及启动时间十分迅速，极大的减小了电流的消耗。 （6）低成本：nRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，内部有FIFO可以与各类高低速的微处理器进行接口，便于使用低成本单片机。 （7）便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。二、nRF24L01芯片外形及管脚说明 nRF24L01芯片实物图如图2-3，引脚图如图2-4。图 2-3 nRF24L01芯片实物图图 2-4 nRF24L01芯片图下面对

37、nRF24L01芯片的引脚进行介绍：表 2-1 nRF24L01引脚功能表引脚名称引脚功能描述1CE数字输入RX或TX模式选择2CSN数字输入SPI片选信号3SCK数字输入SPI时钟4MOSI数字输入从SPI数据输入脚5MISO数字输出从SPI数据输出脚6IRQ数字输出可屏蔽中断7VDD电源+3V电源8VSS电源0V电源（接地）9XC2模拟输出晶体振荡器“2”脚10XC1模拟输入晶体振荡器“1”脚外部时钟输入脚11VDD-PA电源输出给RF的功率放大器提供+1.8V电源12ANT1天线天线接口113ANT2天线天线接口214VSS电源接地（0V）15VDD电源电源（+3V）16IREP模拟输入

38、参考电流17VSS电源接地（0V）18VDD电源电源（+3V）19DVDD电源输出去耦电路的电源正极20VSS电源0V电源（接地）三、nRF24L01的工作模式通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲（也称待机）及掉电四种工作模式。表 2-2 nRF24L01的工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111发射模式101数据在TX FIFO 寄存器中发射模式1010停留在发送模式，直至数据发送完空闲模式2101TX FIFO 为空空闲模式110无数据传输掉电0（一）收发模式： 收发模式有Enhanced ShockBurstTM、ShockBurs

39、tTM、直接收发三种收发模式。（1）Enhanced ShockBurstTM收发模式在Enhanced ShockBurstTM收发模式下，会使用片内先入先出的堆栈区，数据低速地从微控制器送入，但会高速地（1Mbps）发射出去，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：节能；低的系统费用；数据在空中的停留时间较短，抗干扰性能高。Enhanced ShockBurstTM技术同时也能够减小整个系统的平均的工作电流。在Enhanced ShockBurstTM收发模式下， nRF24L01会自动处理

40、字头和CRC校验码。在接收数据时，则自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，在发送模式下，置CE为高，至少10s后，将发送过程完成。Enhanced ShockBurstTM发射流程: A、首先把接收机的地址和要发送的数据按照时序送入nRF24L01中； B、配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式； C、微控制器把CE置“1”（至少10us），激发nRF24L01进行Enhanced ShockBurstTM发射； D、nRF24L01的Enhanced ShockBurstTM发射过程如下：给射频端供电；射频数据打包（加字头和CRC校验码）；高速地发射数据包

41、；发射完成，nRF24L01进入空闲状态。 Enhanced ShockBurstTM接收流程： A、首先配置本机的地址和要接收的数据包的大小； B、配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置“1”； C、130us后，nRF24L01将进入监视状态，等待着数据包的到来； D、当接收到正确的数据包（校验地址和CRC校验码为正确）后，nRF2401会自动地把字头、地址还有CRC校验位移去； E、nRF24L01通过将STATUS寄存器的RX_DR置位的方式来通知微控制器； F、微控制器将数据从nRF24L01中读出； G、所有数据读取完毕后，可以清除STATUS寄存器。（2）ShockB

42、urstTM收发模式 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（1Mbps）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。nRF24L01的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，nRF2401自动处理字头以及CRC校验码。在接收数据时，会自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，则再自动

43、加上字头还有CRC校验码，当发送过程完成后，数据会准备好引脚，之后通知微处理器数据已发射完毕。 ShockBurstTM发射流程： A、当微控制器有数据要发送时，先把CE置“1”，使nRF24L01工作； B、把接收机的地址以及要发送的数据按照时序送入nRF24L01； C、微控制器把CE清零，然后激发nRF24L01去进行ShockBurstTM发射； D、nRF24L01的ShockBurstTM发射过程如下： 给射频端供电；射频数据打包（加字头和CRC校验码）；高速地发射数据包；发射完成，nRF2401转入空闲状态。ShockBurstTM接收流程： A、首先配置本机的地址和要接收的数据

44、包的大小； B、进入接收状态，把CE置“1”； C、200s后，nRF24L01会进入监视状态，等待着数据包到来； D、当接收到正确的数据包（校验地址和CRC校验码为正确）后，nRF24L01会自动把字头还有地址和CRC校验位移去； E、nRF24L01通过把DR1置“1”来通知微控制器； F、微控制器把数据从nRF2401中移出； G、所有数据移完，NRF24L01把DR1置低，此时，如果CE端为高，则等待着下一个数据包的到来，而如果CE端为低，则开始其他的工作流程。（3）直接收发模式 直接发送流程： A、当微控制器有数据要发送时，把CE置“1”； B、nRF2401射频前端被激活； C、所

45、有射频协议均必须在微控制器程序中进行相应处理（包括字头和地址及CRC校验码）。 直接接收流程： A、一旦nRF24L01被配置为直接接收的模式，DATA引脚将会根据天线接收到的信号开始高低地变化； B、CLK1引脚也会开始工作； C、一旦接收到有效的字头，CLK1引脚和DATA引脚将会协调工作，把射频数据包和其被发射时的数据从DATA引脚送给微控制器； D、头必须要是8位的； E、DR引脚在直接接收模式中没有被使用，所有的地址还有CRC校验必须在微控制器的内部进行。（二）空闲模式： nRF24L01的空闲模式被设计出来的目的是减小平均工作电流，其最大的优点就是在实现了节能的同时也缩短芯片的起动

46、时间。在空闲模式下，部分片内晶振仍然在工作，而此时的工作电流与外部的晶振频率有关。 （三）关机模式：关机模式是为了得到最小的工作电流，关机模式下的工作电流一般在900nA左右。在关机模式下，配置字的内容也会被保持在nRF24L01片内，这是该模式与断电状态最大的区别。四、 nRF24L01的工作原理发射数据时，首先要将nRF24L01配置为发射模式，接着把接收节点的地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按时序从SPI口写入nRF24L01的缓存区，TX_PLD必须在CSN为“0”时连续地写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE被置为“1”并保持至少10s，延时130s后再发射数据；若自动应答开启，那么nRF24L01在发射完数据后会立即进入到接收模式，接收应答信号。如果收到应答，则认定此次通信成功，TX_DS置“1”，同时TX_PLD从TX FIFO中清除；若未收到应答，