基于nRF24E1與網(wǎng)絡(luò)、火線的教室照明射頻遙控設(shè)計
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由圖3右邊可知，市網(wǎng)電壓220 V剛來時，或者是微控制器發(fā)送關(guān)斷信號時，繼電器J1斷開，220 V交流電壓主要落在從機系統(tǒng)上。交流電壓經(jīng)過D3半波整流，R2承擔主要降壓，經(jīng)Q4與Q5組成一個串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，提供6 V電壓。
當要求打開教室照明時，nRF24E1的內(nèi)置微控制器P0.2提供開通信號，繼電器J1合上，使220 V市網(wǎng)電壓主要落在照明燈管上(如圖3所示的粗線條)，不影響照明燈管的正常工作。此時從機系統(tǒng)的電源由IRL3803S來提供，而IRL3803S為大功率場效應(yīng)管，其內(nèi)置有的30 V單向穩(wěn)壓二極管，既可為系統(tǒng)提供電源，也可為照明燈管提供通路。經(jīng)D1整流，Z1，Z2為不同的穩(wěn)壓值，Q1，Q2，Q3配合下組成不同的控制信號，使IRL3803S導(dǎo)通或斷開，一為負載提供通路，二為控制系統(tǒng)提供續(xù)流6 V穩(wěn)壓電源。
從機系統(tǒng)在此環(huán)境情況下，不建議使用開關(guān)電源。因開關(guān)電源電路復(fù)雜，輸出電壓波紋系數(shù)大，電路干擾大，在86型暗合空間里不易設(shè)計抗干擾電路，而且容易使nRF24E1接收數(shù)據(jù)時發(fā)生混亂。
此時的nRF24E1設(shè)置為從機模式，接受主機發(fā)來的指令，同時返回從機的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。火線開通或切斷由nRF24E1的P0.2來控制，開關(guān)工作狀態(tài)紅綠指示燈則由P0.5、P0.6提供。取樣電阻R1端輸出③經(jīng)整流濾波后，一方面作為模擬電壓送到nRF24E1的AIN0輸入端，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)Data。綠指示燈閃爍頻率f=Data*Pre(其中Pre為取樣取整參數(shù)，使f=0～16 Hz)，表示照明燈管的功率大小；另一面當照明燈管功率太大或有短路現(xiàn)象時，輸出③使Z4的1 V穩(wěn)壓管擊穿，Q10飽和導(dǎo)通，Q8，Q9截止，J1切斷火線，同時Q11導(dǎo)通使P0.3／INT0_N觸發(fā)INT0中斷，P0.7輸出1 kHz方波通過Q6放大使蜂鳴器報警，綠指示燈滅，紅指示燈以16 Hz(最高)閃爍。
K1為具有自動彈起功能的開關(guān)面板，保留原機械開關(guān)的手動功能，決定繼電器J1開通或斷開。
3.1 系統(tǒng)射頻收發(fā)非標準協(xié)議數(shù)據(jù)通信
系統(tǒng)的主機和從機都工作在ShockBurstTM方式，在nRF24E1內(nèi)置的8051MCU與nRF2401射頻模塊之間進行數(shù)據(jù)傳輸，保證了較低的數(shù)據(jù)傳輸速率(10 kb／s)和較高的數(shù)據(jù)發(fā)送速率(可達1 Mb／s)，從而降低了功耗，節(jié)省了能量。無線收發(fā)器nRF2401有一個144 b的配置字，該配置字規(guī)定了射頻收發(fā)器的接收地址、收發(fā)頻率、發(fā)射功率、射頻傳輸速率、射頻收發(fā)模式以及CRC校驗和有效數(shù)據(jù)的長度。在同一時刻，射頻收發(fā)器只能處于接收或發(fā)射模式中的一種，一般以接收模式為待機狀態(tài)。要實現(xiàn)多媒體教室照明射頻遙控，就必須完成遙控器主機和開關(guān)面板終端從機之間的射頻數(shù)據(jù)通信，需要對nRF24E1進行初始化，并根據(jù)實際情況進行配置設(shè)置。對每一個教室的射頻收發(fā)主機設(shè)置一個地址，同時存儲同一教室內(nèi)所有照明開關(guān)射頻收發(fā)從機的地址，成立一個地址查找表；每一個照明開關(guān)射頻收發(fā)從機都設(shè)立一個惟一的地址，并與主機的地址查找表一一對應(yīng)。對每一個射頻遙控主機從機的通信幀格式進行定義，實現(xiàn)一對多的功能，控制數(shù)據(jù)通信幀格式如表1所示。
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引導(dǎo)碼和效驗碼由nRF24E1自動加載，其他都由內(nèi)置的微控制器程序產(chǎn)生。識別碼為本接收機代號，與其它的接收機區(qū)分開來。狀態(tài)字為一位，值為0時，表示后面的數(shù)據(jù)為命令字，反之為數(shù)據(jù)字。數(shù)據(jù)1…N根據(jù)實際情況設(shè)置字數(shù)。填充字表示本幀在不夠規(guī)定的長度時，填若干個0到達規(guī)定的幀長度(最大為255 B)。接收控制數(shù)據(jù)時，nRF24E1先接收一幀數(shù)據(jù)包，分別驗證引導(dǎo)碼、接收機地址和效驗碼正確后，再將有效負載數(shù)據(jù)送入微控制器處理；當微處理器判斷有效負載中的識別碼和本機識別碼號一致時，繼續(xù)處理后繼數(shù)據(jù)，否則放棄該數(shù)據(jù)包，并要求重發(fā)。當nRF24E1處于發(fā)射模式時，接收機地址和有效負載由微控制器按順序送入射頻模塊nRF24E1，引導(dǎo)碼和效驗碼由nRF24E1自動加載。由于系統(tǒng)要設(shè)計一機對多機的通信，為了不與相鄰教室或鄰近的干擾信號發(fā)生沖突，可用到跳頻技術(shù)。
3.2 主機從機射頻收發(fā)軟件流程
要實現(xiàn)上述控制數(shù)據(jù)幀通信功能，需要對主機和從機的nRF24E1進行初始化配置和用戶程序設(shè)計，射頻收發(fā)主機、從機程序流程圖如圖4、圖5所示。
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關(guān)鍵詞：
射頻
遙控
設(shè)計
照明
教室
nRF24E1
網(wǎng)絡(luò)
火線
基于
轉(zhuǎn)換器
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