基于nRF24E1與網(wǎng)絡(luò )、火線(xiàn)的教室照明射頻遙控設計
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由圖3右邊可知，市網(wǎng)電壓220 V剛來(lái)時(shí)，或者是微控制器發(fā)送關(guān)斷信號時(shí)，繼電器J1斷開(kāi)，220 V交流電壓主要落在從機系統上。交流電壓經(jīng)過(guò)D3半波整流，R2承擔主要降壓，經(jīng)Q4與Q5組成一個(gè)串聯(lián)型穩壓電源，提供6 V電壓。
當要求打開(kāi)教室照明時(shí)，nRF24E1的內置微控制器P0.2提供開(kāi)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(xiàn)條)，不影響照明燈管的正常工作。此時(shí)從機系統的電源由IRL3803S來(lái)提供，而IRL3803S為大功率場(chǎng)效應管，其內置有的30 V單向穩壓二極管，既可為系統提供電源，也可為照明燈管提供通路。經(jīng)D1整流，Z1，Z2為不同的穩壓值，Q1，Q2，Q3配合下組成不同的控制信號，使IRL3803S導通或斷開(kāi)，一為負載提供通路，二為控制系統提供續流6 V穩壓電源。
從機系統在此環(huán)境情況下，不建議使用開(kāi)關(guān)電源。因開(kāi)關(guān)電源電路復雜，輸出電壓波紋系數大，電路干擾大，在86型暗合空間里不易設計抗干擾電路，而且容易使nRF24E1接收數據時(shí)發(fā)生混亂。
此時(shí)的nRF24E1設置為從機模式，接受主機發(fā)來(lái)的指令，同時(shí)返回從機的工作狀態(tài)數據。火線(xiàn)開(kāi)通或切斷由nRF24E1的P0.2來(lái)控制，開(kāi)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轉換為數據Data。綠指示燈閃爍頻率f=Data*Pre(其中Pre為取樣取整參數，使f=0～16 Hz)，表示照明燈管的功率大??；另一面當照明燈管功率太大或有短路現象時(shí)，輸出③使Z4的1 V穩壓管擊穿，Q10飽和導通，Q8，Q9截止，J1切斷火線(xiàn)，同時(shí)Q11導通使P0.3／INT0_N觸發(fā)INT0中斷，P0.7輸出1 kHz方波通過(guò)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(dòng)彈起功能的開(kāi)關(guān)面板，保留原機械開(kāi)關(guān)的手動(dòng)功能，決定繼電器J1開(kāi)通或斷開(kāi)。
3.1 系統射頻收發(fā)非標準協(xié)議數據通信
系統的主機和從機都工作在ShockBurstTM方式，在nRF24E1內置的8051MCU與nRF2401射頻模塊之間進(jìn)行數據傳輸，保證了較低的數據傳輸速率(10 kb／s)和較高的數據發(fā)送速率(可達1 Mb／s)，從而降低了功耗，節省了能量。無(wú)線(xiàn)收發(fā)器nRF2401有一個(gè)144 b的配置字，該配置字規定了射頻收發(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校驗和有效數據的長(cháng)度。在同一時(shí)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(shí)現多媒體教室照明射頻遙控，就必須完成遙控器主機和開(kāi)關(guān)面板終端從機之間的射頻數據通信，需要對nRF24E1進(jìn)行初始化，并根據實(shí)際情況進(jìn)行配置設置。對每一個(gè)教室的射頻收發(fā)主機設置一個(gè)地址，同時(shí)存儲同一教室內所有照明開(kāi)關(guān)射頻收發(fā)從機的地址，成立一個(gè)地址查找表；每一個(gè)照明開(kāi)關(guān)射頻收發(fā)從機都設立一個(gè)惟一的地址，并與主機的地址查找表一一對應。對每一個(gè)射頻遙控主機從機的通信幀格式進(jìn)行定義，實(shí)現一對多的功能，控制數據通信幀格式如表1所示。
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引導碼和效驗碼由nRF24E1自動(dòng)加載，其他都由內置的微控制器程序產(chǎn)生。識別碼為本接收機代號，與其它的接收機區分開(kāi)來(lái)。狀態(tài)字為一位，值為0時(shí)，表示后面的數據為命令字，反之為數據字。數據1…N根據實(shí)際情況設置字數。填充字表示本幀在不夠規定的長(cháng)度時(shí)，填若干個(gè)0到達規定的幀長(cháng)度(最大為255 B)。接收控制數據時(shí)，nRF24E1先接收一幀數據包，分別驗證引導碼、接收機地址和效驗碼正確后，再將有效負載數據送入微控制器處理；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(shí)，繼續處理后繼數據，否則放棄該數據包，并要求重發(fā)。當nRF24E1處于發(fā)射模式時(shí)，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，引導碼和效驗碼由nRF24E1自動(dòng)加載。由于系統要設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(shí)現上述控制數據幀通信功能，需要對主機和從機的nRF24E1進(jìn)行初始化配置和用戶(hù)程序設計，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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