基于nrf24l01的无线接收遥感手持设备设计
基于NRF24L01无限模块信息传输及基本功能实现
学术论婊??基于无限模块信息传输及基本功能实现盛蒙蒙邱烨罗维葛亦斌中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州 摘要】本文介绍了一种利硝无线数字传输芯片 和举片机构成的无线数据传输系统讨沧了系统的硬件电路设计和软件编程以及该系统的现有功能和能扩展的功能。
并讨跑该系统的硬件和软件嘲试。
运行表明该系统控制方便、 作稳定能窑现可靠的无线数据传辕。
著具有攮广价值。
【关键调 单冀穰无线穰臻 中嘲分类号 【文献标识码】攀 富现校荚于无线通讯的问题已经成为热门。
起初准备使用模块檄拟楼宇无线通信但因为设街价格和丁作难度等方瑟蠢嚣我弱最基选铎了茬泠凌较蘧秘襞强大容易实现的模块求做这个项目。
是单射频收发芯片工作于 频段芯片内置频率会箴嚣、功率数夭器晶体振荡器囊调制器等功能模块输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
芯片能耗非常低以一的功率发射时作电流双有】 援毅嚣工童筝毫溅冀鸯 多静羝功率工作模式。
节能设计更方便。
其技术使可以使用同一天线嗣时接收两个不 一频道的数据。
适弼予多种无线逶臻黪场合妇器和智能数显仪表记录下来。
裳验装置如图所示。
警 干燥速率测定装置流张图风机管道孔板流墩计加热器嬲式干燥器气滤均布器称重传感器澄毛毡玻璃程镜门佼整粳蝶阀使用 处理实验数据实验原始数据戳囊骚藤嚣鸯錾疆赘定了失承重和实验时间的数据如表 所示。
用程序藏建一令 文 处理实验数据打开姒释及处理黢秣瓣 童程魏 生 所示。
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缀定不再失重时的术墩帮为湿物辩的慧承羹穰撵豹数 垂【霹黻诗筹年数字技术黾碰用 文章编号】——笼绫数据襞攘系统、无线惑菰、遥控务锬、遥控玩具等。
我们利 的无线收发功能实现了块单片机间的通信并互相控制实现了电子琴及数码管显示等功能。
穆臻麓说弱现育功能按键—按下时数码管分别艇示同时按的时候喇叭分别发出低、毽、 莲 、≯、、、 、高酱符。
按下 键主机接收从机发送内容信号按下键主机发送命令信号从瓶实现蹶机间的半双工通信。
毕业论文——基于NRF24L01无线温度测量系统的设计与实现
毕业设计（论文）基于NRF24L01无线温度测量系统的设计与实现教学系：信息工程系指导教师：专业班级：学生姓名：二零一二年六月附件1毕业设计(论文)任务书附件2毕业设计(论文)开题报告注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成；2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标目录摘要 (1)ABSTRAC (2)1 绪论 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 课题的国内外研究状况 (3)1.3 本课题的研究内容 (4)2系统方案分析与选择论证 (5)2.1 系统方案设计 (5)2.1.1 系统设计要求 (5)2.1.2 主控芯片方案 (5)2.1.3 无线通信模块方案 (5)2.1.4 温度传感方案 (5)2.1.5 显示模块方案 (6)2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6)2.2 系统方案确定 (6)3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8)3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8)3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8)3.1.2 引脚功能及描述 (8)3.1.3 工作模式 (9)3.1.4 工作原理 (9)3.1.5 配置字 (10)3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10)3.2 温度采集端 (11)3.2.1 采集单元 (11)3.2.2 控制单元 (15)3.2.3 显示单元 (19)3.2.4 传输单元 (19)3.2.5 报警单元 (20)3.4 电源管理 (21)3.4.1 稳压电源的组成 (21)3.4.2 电源设计 (22)3.5 看门狗电路 (22)3.6 时钟电路和复位电路 (23)4 软件编制与程序实现 (25)4.1 系统软件设计 (25)4.1.1 上位机程序设计 (25)4.1.2 下位机程序设计 (25)4.2 程序设计语言的选用 (25)4.3 测温程序设计流程 (26)4.3.1 主程序 (26)4.3.2 读出温度子程序 (26)4.3.3 温度转换命令子程序 (28)4.3.4 计算温度子程序 (29)4.3.5 显示数据刷新子程序 (29)4.4 无线通信协议 (29)4.4.1 通信信道 (20)4.4.2 数据传输协议 (29)5 系统仿真 (31)5.1 电源电路的仿真 (31)5.1.1 +5V电源电路仿真 (31)5.2 发送端温度采集与显示仿真 (31)5.3 接收端LCD1602显示温度仿真 (32)6总结与展望 (33)6.1 系统调试 (33)6.2 温度对比 (33)6.3 总结与展望 (33)参考文献 (35)致谢 (39)摘要温度是一个非常重要的参数。
基于nRF24L01单片射频收发的多功能无线鼠标的设计
基于nRF24L01单片射频收发的多功能无线鼠标的设计多功能无线鼠标包括无线发射部分和无线接收部分，其中发射部分是关系到其总体性能好坏的关键部分。
本系统以nRF24L01为核心构建无线发射模块。
nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM频段；内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
nRF24 L01功耗低，在以0 dBm的功率发射时，工作电流只有11．3 mA；接收时，工作电流只有12．3 mA；多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。
多功能无线鼠标是一款使用电池供电的手持设备，功耗是衡量其性能的一个重要标准。
本设计所选用的主控芯片是M SP430F413，它是一种16位超低功耗的混合信号处理器，在活跃模式下最大电流为350μA，RAM数据保持方式下耗电仅0．1μA。
光传感器芯片选用ADNS-5030。
这款芯片体积小，功耗低，在工作模式下，它的工作电流最大为17 mA；仅在光传感器工作的时候，LED才被点亮，这样会使光传感器的功耗进一步下降(小于1 mA)。
本文在介绍多功能无线鼠标发射部分开发过程的同时，对其设计应用中的注意事项和优化方法作了相应的论述。
在设计过程中，多注意细节和优化方法可使设计更加顺利，并为大规模算法提供有效的时间。
1 硬件电路设计多功能无线鼠标发射部分主要实现光传感器位移、按键键值的采集，并通过无线发射给接收器。
主要由控制部分、光传感器部分、鼠标按键和键盘部分以及无线发射部分组成。
系统框图如图1所示。
1．1 无线发射部分无线发射部分是多功能无线鼠标的主要部分，本设计以nRF24L01为核心构建无线发射模块。
nRF24LOl具有无条件使用2．4 GHz全球开放ISM频段，内置硬件CRC检错和一点对多点通信地址控制等特点，数据传输率为2 Mb／s，126个频道；能满足多点通信和跳频通信的需要；功耗低，供电电压为1．9～3．6 V，待机模式下工作电流为22μA，掉电模式下仅为900 nA。
基于nrf24l01的无线发电路的设计
基于nrf24l01的无线发电路的设计1.简介本文档旨在介绍基于n rf24l01的无线发电路的设计。
n rf24l01是一种低功耗、高性能的射频通信模块，它被广泛应用于无线通信领域。
本文将介绍无线发电路设计的基本原理、硬件连接、代码编写以及测试验证等内容。
2.设计原理2.1n r f24l01概述n r f24l01是一款2.4G Hz无线射频通信模块，采用G FS K调制解调方式，具备16个通道和自动频率跳变功能。
该模块工作在低功耗模式下，能够实现远距离的无线数据传输，适用于各种物联网应用场景。
2.2无线发电路设计原理无线发电路设计的目标是实现两个或多个无线设备之间的数据传输。
基于nr f24l01的无线发电路设计主要包括以下几个方面：硬件连接 1.：连接n r f24l01模块与控制单元，确保数据的稳定传输。
代码编写2.：编写适合的代码，配置nr f24l01模块的寄存器以及实现数据的发送和接收。
电源管理3.：合理设计电源电路，确保n rf24l01模块的稳定工作。
通信协议 4.：选择合适的通信协议，确保数据传输的可靠性和安全性。
3.硬件连接为了实现无线发电路的设计，需要先完成n rf24l01模块与控制单元的正确连接。
具体连接方法如下：1.将n rf24l01模块的V CC引脚连接至控制单元的3.3V电源引脚。
2.将n rf24l01模块的G ND引脚连接至控制单元的地引脚。
3.将n rf24l01模块的C E引脚连接至控制单元的某一可用G PI O引脚。
4.将n rf24l01模块的C SN引脚连接至控制单元的某一可用G PI O引脚。
5.将n rf24l01模块的S CK引脚连接至控制单元的S PI时钟引脚。
6.将n rf24l01模块的M OS I引脚连接至控制单元的S PI数据输出引脚。
7.将n rf24l01模块的M IS O引脚连接至控制单元的S PI数据输入引脚。
4.代码编写无线发电路的设计需要编写适合的代码，以实现n rf24l01模块的数据传输功能。
nRF24L01+无线收发系统设计
nRF2401无线收发系统设计一 实验目的培养基本实验能力和工程实践能力，通过实验锻炼基本实验技能，使同学们掌握单片机的基本工作原理和单片机系统应用设计的技能，掌握单片机的简单编程方法以及调试方法，并能应用于电子系统设计中，提高同学们对综合电子系统的设计能力，加深对无线通信系统理论知识的理解，增强工程实践能力，培养创新意识，提高分析问题和解决问题的能力。
二 实验基本要求（1）正确使用电子仪器；（2）根据项目设计要求能够进行单片机系统硬件电路设计和软件编程； （3）学会查阅接口电路手册和相关技术资料；（4）具有初步的单片机电路硬件和软件分析、寻找和排除常见故障的能力； （5）正确地记录实验数据和写实验报告。
三 实验器材万能板、单片机、nRF2401无线收发模块、液晶屏、晶振、按键、发光二级管、开关、电容、电阻、5V 电源适配器、导线、万用表、电烙铁、焊锡。
四 GFSK 调制解调原理4.1 调制频移键控方式，幅度恒定不变的载波信号频率随着调制信号的信息状态而切换，通常采用的是二进制频移键控，即载波信号频率随着数据信息码的“0”、“1”变化进行切换。
根据频率变化影响发射波形的方式，FSK 信号在相邻的比特之间，呈现连续的相位或不连续的相位。
一种常见的二进制FSK 信号产生方法是根据数据比特码是“0”还是“1”，在两个振荡频率分别为 c d f f +和 c d f f -的振荡器间切换，这种FSK 信号的表达式为：[]()()2π() 0FSK H c d b S t v t f f t t T ==+≤≤ （二进制1）[]()()2π() 0FSK L c d b S t v t f f t t T ==-≤≤ （二进制0） c f 和d f 分别代表载波信号频率和恒定频率偏移，而b E 和b T 分别表示单比特能量和比特周期。
这种方法产生的波形在比特码“0”，“1”切换时刻是不连续的，这种不连续的相位会造成诸如频谱扩展和传输差错等问题，信号的功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落，在无线系统中一般不采用这种FSK 信号，而是使用信号波形对单一载波振荡器进行调制，这样FSK 信号可以表示如下：[]()2π()2ππ()tFSK c c S t f t t f t h m d θττ-∞⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦⎰上式中，h 是频率调制系数，定义为2/b b h f R =，b R 为比特率，尽管调制波形()m t 在“0”和“1”比特间转换时不连续，但是相位函数()t θ是与()m t 的积分成比例，所以是连续的，大部分信号能量集中在以载波频率为中心的主瓣范围，功率谱密度函数按照频率偏移的负四次幂衰减。
(完整版)NRF24l01无线温度传感_毕业设计
A Dissertation Submitted toNanjing Institute of TechnologyFor the Academic Degree of Bachelor of ScienceBysupervised byCollege of Communication EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune 2010NRF24l01无线温度传感摘要随着工农业生产对温度的要求越来越高，准确测量温度变得至关重要。
本系统的设计主要是针对恶劣环境下的工业现场以及高科技大范围的农业现场，布线困难，浪费资源，占用空间，可操作性差等问题做出的一个解决方案。
本文对上述问题提出一种无线解决方案，即基于SoC无线温度采集系统的设计。
该系统采用低功耗、高性能单片机及单总线数字式测温器件DS18B20构成测温系统，并且通过无线收发，最后在PC机上完成配置、显示和报警的功能。
在这次的设计中采用的单片机STC89C52RC的内核和MCS-51系列单片机一样，引脚也相同。
但是STC89C52RC可以通过STC_ISP软件下载进行烧录。
无线数据通信收发芯片NRF24L01是一款工业级内置硬件链路层协议的低成本无线收发器，工作于2.4 GHz全球开放ISM频段。
此外，温度传感器DS18B20以"一线总线"的数字方式传输，可大大提高系统的抗干扰性。
关键词：SoC；STC89C52RC；NRF24L01；温度传感器DS18B20；无线AbstractWith the industrial and agricultural production the temperature, accurate temperature measurement becomes critical.This system is a solution designed for wiring difficulties, wasting resources,taking up the space and poor maneuverability of the above mentioned problems is proposed, which is based on wireless solutions of SoC design of wireless temperature gathering system. This system USES low power consumption, PC complete configuration, display and alarm function.Used in the design of the microcontroller STC89C52RC and MCS-51 MCU core . But STC_ISP through STC89C52RC can burn to download software.Wireless data communication transceiver chip is an industrial grade NRF24L01 the 2.4 GHz band global open ISM. In addition, the temperature sensor DS18B20 to "bus line" digital mode transmission, greatly improves the power system.Key words：SoC，STC89C52RC，NRF24L01，Temperature sensor DS18B20，Wireless目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2系统设计任务分析 (2)第二章总体方案设计与选择的论证 (2)2.1单片机最小系统 (2)2.1.1单片机的说明 (2)2.1.2单片机的应用 (2)2.1.3单片机的结构特点 (4)2.1.4单片机引脚配置 (4)2.2无线收发模块介绍 (6)2.2.1nRF24L01概述 (6)2.2.2 引脚功能及描述 (7)2.2.3工作模式 (7)2.2.4工作原理 (8)2.2.5配置字 (9)2.2.6nRF24L01应用原理框图 (10)2.3数码管温度显示和运行指示灯电路 (10)2.3.1LED数码管的基本结构 (10)2.3.2数码管动态显示的工作原理 (11)2.3.3运行指示灯说明 (12)2.4温度采集电路 (12)2.4.1 DS18B20概述 (12)2.4.2 DS18B20的管脚配置和内部结构 (13)2.4.3单总线介绍 (14)2.4.4DS18B20的工作原理 (14)2.5声报警电路设计 (20)2.6无线温度采集软件界面（MFC） (20)第三章软件设计报告 (24)3.1单片机软件设计 (24)3.1.1发送部分软件设计 (24)3.1.1.1温度传感DS18B20 (24)3.1.1.2 LED数码管显示 (29)3.1.1.3无线模块NRF24L01（发送） (29)3.1.2接收部分软件设计 (30)3.1.2.1无线模块NRF24L01（接收） (30)3.1.2.2 LED数码管显示 (30)3.1.2.3串口通信 (30)3.1.3无线温度采集软件设计 (32)3.1.3.1串口设置 (32)3.1.3.2温度上下限设置 (33)3.1.3.3曲线显示 (34)3.2流程图设计 (34)3.2.1发送部分流程图 (34)3.2.2接收部分流程图 (34)3.2.3 MFC程序流程图 (34)3.3操作说明（附图） (34)第四章总结与展望 (36)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)第一章绪论1.1概述随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式应用已经渗透到生活各个方面。
基于NRF24L01的无线通信系统
3．5 PTR6000中断服务程序设计
3．3显示程序设计
显示程序设计总的思想是首先串行传送转换后的十位显示数码，然后选通十位，再进行适当延时后关闭。再串行传送转换后的个位显示数码，然后选通个位，进行适当延时后关闭。具体串行显示是这样实现的：首先把要显示码寄存器进行带进位移位，然后判断进位标志位C来向串行数据输出口送0或1，进行适当延时后，向串行时钟口送低电平，适当延时后送高电平，目的是产生一个上跳沿，把串行数据口的电平状态移入74HCl64。这样连续传送8次，就将8位显示码送出
3．2键盘程序设计
由硬件电路设计可知，键盘程序是放在中断服务程序中的，而且是下降沿触发中断，这一点有关的I／O口设置和寄存器有关位设置在主程序中完成，在此不再作具体说明。在外中断1服务程序的开始，首先对键盘延时消抖，判断是否真的有键按下，如果判断确实有键按下则向下执行键值判断程序，否则，判定为错误中断，中断返回。该部分键盘判断程序是通过线反转法完成的，首先3行送高电平，3列送低电平，延时一个时钟周期后，读取管脚电平(PINC)，并且对读取的数据进行保存；然后3列送高电平，3行送低电平，延时一个时钟周期后，读取管脚电平(PINC)，并且对读取的数据进行保存。然后两次读到的数据只保留低6位，高位全部清零，因为键盘只用到了低6位。然后再把2个键进行位或，得到一个数值，通过对这个数值的判断来判定是哪一个键按下了。
关键词：nRF24L01；ATmega8L；无线通信
引言
nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计
nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计
nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计是一种基于
nrf24l01无线射频模块来实现从远程传感器节点获取温度数据
的系统设计方案。
这种无线温度检测系统利用射频无线传输技术，将温度信号从传感器节点发送到主控端，有效地实现远程温度检测。
该系统包含一个主控端和多个远程传感器节点，都配备
nrf24l01射频模块作为物联网接入技术。
主控端配有单片机或
微控制器，用于控制nrf24l01模块的工作，以及解析温度数据并给出显示。
而远程传感器节点也配有nrf24l01模块，每个传感器节点内部都连接有温度传感器，以及其他所需的电路，用于完成温度采集、数据处理，然后通过nrf24l01模块发送数据到主控端。
nrf24l01模块性能优异，它具有灵敏度高、传输速率快、功耗低、距离远、兼容性强、安全性高等特点，使其成为IoT物联网领域中的首选无线模块。
它支持从发射端到接收端的双向通信，能够有效抑制抗干扰能力，以确保数据的及时、准确传输。
此外，nrf24l01模块内部采用AES算法对数据进行加密，进一步提高了系统的安全性。
因此，在nrf24l01射频无线传输的温度检测系统设计方案中，nrf24l01模块是必不可少的核心元件。
该模块可以有效解决远
程温度检测系统射频无线传输部分的难题，确保从传感器节点发送到主控端的温度数据准确、安全、可靠地传输。
基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计
基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计
曾勇;杨涛;冯月晖
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2008(34)7
【摘要】基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点.测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为0dBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时,本系统平均功耗约42μW,可以应用于光照、振动、热和气流等环境能量供电的无线传感器网络.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】曾勇;杨涛;冯月晖
【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621010
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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5.基于校园环境监测的无线传感器网络节点设计 [J], 宋相慧; 郑莹莹
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开题报告-基于nRF24L01无线通信模块设计与实现
开题报告-基于nRF24L01⽆线通信模块设计与实现KC017-2题⽬基于nRF24L01⽆线通信模块设计与实现专业通信⼯程姓名许斌班级09 通信Y1指导教师肖贤建起⽌⽇期2013.3.1~2013.6.232013年3⽉15⽇毕业设计开题报告（含课题的来源及现状、设计要求、⼯作内容、设计⽅案、技术路线、预期⽬标、时间安排及参考⽂献等内容。
）⼀．课题来源及现状近年来，由于传感技术、嵌⼊式计算、现代⽹络、⽆线数据传输及分布式信息处理等技术，能够将监测对象的数据通过⽆线⽅式发送，并以⾃组多跳的⽹络⽅式传送到⽤户终端[1]，⽽使得⽆线多媒体传感⽹络系统是在科技应⽤中，成为备受关注的、知识⾼度集成的前沿热点研究领域。
常见的⽆线通信技术包括WiFi(IEEE 802 .11b)、Bluetooth(IEEE 802. 15.1)和ZigBee(IEEE 802.15.4)。
它们⼯作于国际ISM(⼯业、科学和医学)频段2.400~2.4835GHz。
但由于应⽤这些⽆线通信技术的⽆线芯⽚(CC2420、CC2430、BK2411等)存在传输速率低、传输距离短、抗⼲扰能⼒差及协议复杂等原因，技术应⽤出现较⼤瓶颈。
这些因素制约⽆线多媒体传感⽹络的发展和应⽤。
nRF24L01是Nodic公司新推出的⼯作于2.4GHz频段的射频芯⽚：最⼤0dBm的发射功率，低⼯作电压，⾼速率传输；可进⾏⾼速信号处理；其SPI接⼝与单⽚机进⾏通信，内部有FIFO 可以与各种⾼低速微处理器接⼝，便于使⽤低成本单⽚机；由于链路层完全集成在模块上，⾮常便于开发。
本课题采⽤性价⽐较⾼的射频芯⽚nRF24L01为核⼼搭建⽆线通信硬件平台。
该平台采⽤ATmega16L作为微控制器，控制⽆线发送和接收；通过RS-232串⾏⼝与⽤户端PC机相连，实现⽆线数据通信。
⼆．设计要求◆掌握nRF24L01性能、⼯作原理和引脚功能，熟知其在⽆线通信中的典型应⽤，设计出其与天线之间的单端匹配⽹络及其时钟电路部分；◆理解nRF24L01和ATmega16之间是如何以SPI⽅式进⾏通信的，根据这两个芯⽚的管脚功能，设计出接⼝控制电路；◆掌握ATmega16的性能特征、⼯作原理和引脚功能，设计出复位电路、时钟电路；◆根据nRF24L01和ATmega16⼯作电压不同，设计出电压转换模块电路；◆画出硬件电路的原理图和PCB图◆理解nRF24L01的⼯作模式，画出呈现流程图，编写出⽆线数据收发程序；◆基于已有的收发程序，编写出实现点对点及点对多点的⽆线通信代码；◆对⽆线通信协议进⾏设计，确定数据包的格式；◆能搭建好硬件系统，下载软件，进⾏功能性测试，对⽆线模块功能进⾏测试和调试，验证其有效性；三．⼯作内容知道课题研究的背景、⽬的及意义，了解多媒体⽆线传感⽹络的兴起及发展、性能、关键技术、结构。
基于nRF24L01的无线传感器网络节点设计
基于nRF24L01的无线传感器网络节点设计作者：胡中玉岳强冯维杰佘东来源：《现代电子技术》2014年第07期摘要：根据无线传感器网络节点的硬件体系结构，设计出了节点，极大地降低了功耗。
系统以AT89C2051单片机为核心，采用数字式温度传感器DS18B20、无线收发芯片nRF24L01实现了温度的采集、无线收发等，给出了系统硬件及软件的具体设计思想与实现方法，最后进行了实际测试。
关键词：无线传感器网络； AT89C2051单片机；温度检测；传感器节点中图分类号： TN911⁃34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）07⁃0012⁃03Design of wireless sensor network node based on nRF24L01HU Zhong⁃yu1， YUE Qiang1， FENG Wei⁃jie1， SHE Dong2（1. Kunming University， Kunming 650214， China； 2. Sichuan Electromechanical Institute of Vocation and Technology， Panzhihua 617000， China）Abstract： According to the hardware architecture of wireless sensor network node， the nodes were designed， which can greatly reduce the power consumption. The system uses AT89C2051 single⁃chip microcomputer as the core. The temperature collection and wireless transceiver are realized by using the digital temperature sensor DS18B20 and wireless transceiver chip nRF24L01. The specific design thought and realization method of the hardware and software of the system are also provided. Finally， the practical test was conducted.Keywords： wireless sensor network； AT89C2051 MCU； temperature measurement；sensor node无线传感网络是当前的新兴的前沿热点研究领域。
基于NRF24L01的无线数据传输系统设计
基于NRF24L01的无线数据传输系统设计无线数据传输系统是指通过无线方式将数据传输到另一个设备或系统中。
本文将基于NRF24L01无线模块，设计一个基于NRF24L01无线数据传输系统。
首先，需要了解NRF24L01无线模块的特性。
NRF24L01是一款低功耗2.4GHz无线收发器，具有高速率、低功耗和简单易用的特点。
它可以在2.4GHz频段进行通信，具有多通道选择和自动频道切换的功能，可以支持多设备同时通信。
在设计无线数据传输系统时，首先需要确定系统的需求和目标。
根据需求，可以确定系统的主要功能和特点。
例如，系统需要支持多个设备之间的数据传输、具有一定的传输距离和传输速率要求、能够保障数据的可靠性等。
接下来，可以根据需求，设计系统的硬件和软件部分。
硬件部分涉及到使用NRF24L01无线模块的电路设计和布局，其中需要考虑供电电路、射频部分的电路和天线设计等。
软件部分涉及到编程语言和算法的选择，以及数据传输协议的设计。
在硬件设计方面，需要考虑以下几个关键点：1.供电电路设计：NRF24L01模块的工作电压范围为1.9V-3.6V，需要设计一个稳定的供电电路，以确保模块正常工作。
2.射频电路设计：NRF24L01模块需要连接到天线，以进行数据的发送和接收。
需要根据天线的特性设计射频电路，以确保数据的可靠传输。
3.PCB布局设计：PCB的设计和布局也是一个重要的方面，需要将各个元件合理布局，以减小信号的干扰，提高系统的稳定性。
在软件设计方面，可以采用微控制器编程语言进行程序设计。
根据需求，可以选择C语言或Python等语言进行编程。
编程的主要任务是实现数据的发送和接收功能，可以使用NRF24L01提供的库函数进行开发。
此外，还需要设计一套数据传输协议，以保障数据的可靠性。
在使用该系统时，需要进行系统的调试和测试。
可以通过发送和接收数据的方式，验证系统是否正常工作。
如果出现问题，需要检查硬件电路和软件程序，找出问题并进行修复。
基于nRF24L01的无线图像传感器节点设计实现.
基于nRF24L01的无线图像传感器节点设计实现引言无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通，图1所示为典型的无线传感器网络体系结构。
无线传感器网络应用前景广阔，它在军事国防、灾害监测、智能楼宇等许多领域都有很大的实用价值，已引起国内外学术界和工业界的广泛关注与重视。
实验心理学家Treicher通过大量实验证实：人类获取信息83%来自视觉。
因此控制工程网版权所有，发展无线图像传感器网络技术，有很大的应用潜力，它为目标识别、安全监控等应用领域提供了一个很好的解决途径和技术方案。
目前图像传感器节点射频部分传输速度都比较低(不超过250Kbps)，如美国UCLA设计的Cyclops节点等。
这些节点成本高、功耗大、传输速度慢、实用性不太高。
本文应用nRF24L01作为节点无线收发器，设计了一种实用性较强的图像传感器节点。
该节点相比Telos、Mica2、MicaZ、Cyclops等节点具有传输快、功耗低等优点。
1、图像传感器节点设计图像信息数据量大，而传统的无线传感器网络射频收发器的传输速度一般都较低，无法满足这种大数据量的数据传输。
传感器节点往往采用电池供电CONTROL ENGINEERING China版权所有，电源能量十分有限。
因此控制工程网版权所有，在进行图像传感器节点设计时必须遵循以下原则：1)尽可能降低节点能量消耗以最大限度地延长节点寿命;2)较快的传输速度以满足数据实时性;3)增加节点设计的灵活性使其能适合更多的应用场合。
图1 无线传感器网络体系结构1.1 节点硬件设计1.1.1 节点硬件架构本文设计的图像传感器节点由五部分组成：微处理器模块、图像传感器模块、无线通信模块、数据存储模块和电源模块。
基于nRF24L01的无线温度采集系统设计(1)概要
1引言温度采集系统所采集的温度通常通过RS485、CAN 总线通信方式传输至上位机,但这种方式维护较困难,不利于工业现场生产;而无线通信GPRS 技术传输距离长,通信可靠稳定,但设计复杂、成本昂贵。
这里采用工业级内置硬件链路层协议的低成本单芯片nRF24L01型无线收发器件实现系统间的无线通信,完成无线信号的接收、显示及报警功能。
2nRF24L01简介nRF24L01是一款工业级内置硬件链路层协议的低成本无线收发器。
该器件工作于2.4GHz 全球开放ISM 频段,内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合增强型ShockBurst 技术,其输出功率和通信频道可通过程序配置。
拥有ShockBurst 和Enhanced ShockBurst 两种数据传输模式。
可直接与单片机I/O 连接,外接元件数目少。
nRF24L01功耗低,以-6dBm 的功率发射时,工作电流仅9mA ;接收时,工作电流仅12.3mA ,多种低功率工作模式[1](掉电和空闲模式更利于节能设计。
3系统硬件设计系统硬件设计主要由采集发送和接收显示两部分组成[2]。
图1为采集发送电路原理图,该电路主要由温度传感器DS18B20、单片机STC12LE5408和nRF24L01组成[3]。
STC12LE5408是增强型8051单片机,速度快,集成度高,电压范围宽(2.2~3.8V ,和MCS -51系列单片机指令系统完全兼容。
其内部还有8KB Flash 程序存储器,512字节RAM 、2KB EEPROM 、4路PWM 以及硬件看门狗(WDT 等资源,性价比高[4]。
DS18B20是DALLAS 公司生产的单总线数字1-Wire温度传感器[5],可把温度信号直接转换成串行数字信号供单片机处理,采用1-Wire 接口,DS18B20的数据端DQ 可通过4.7k Ω的上拉电阻接STC12LE5408。
nRF24L01的CE ,CSN ,SCK ,MOSI ,MISO ,IRQ 引脚则可接STC12LE5408的任意端口,但需在编程时注意,这里接至P1端口。
基于NRF24L01无线监控系统的设计
二、硬件设计
1、硬件选型
1、硬件选型
NRF24L01无线通信芯片通过SPI接口与主控制器进行通信。在硬件选型过程 中，我们需要选择一款具有SPI接口的主控制器，如Arduino、STM32等。同时， 考虑到稳定性、功耗等因素，选用合适的电源模块和天线也是非常重要的。
2、电路连接
2、电路连接
二、系统软件设计
2、nRF24L01寄存器配置 nRF24L01具有多个寄存器，用于配置芯片的工作模 式、数据格式、中断等参数。在系统上电或复位后，需要对nRF24L01的寄存器进 行配置，以确保芯片正常工作。
二、系统软件设计
3、数据传输 nRF24L01支持点对点或一对多通信。在点对点通信模式下，两 个设备可以直接进行数据传输。一对多通信模式下，一个设备作为主设备，其他 设备作为从设备，主设备可以与任意一个从设备进行数据传输。数据传输需要使 用nRF24L01提供的库函数进行操作。
1、测试方法
为了验证基于NRF24L01无线监控系统的性能，我们采取以下测试方法： （1）距离测试：在不同距离下进行无线通信测试，记录通信距离和稳定性； （2）干扰测试：在不同干扰环境下测试系统的稳定性；（3）实时性测试：测试 系统的数据传输实时性。
2、常见故障与解决方法
2、常见故障与解决方法
一、系统硬件设计
一、系统硬件设计
1、芯片选择 nRF24L01是一款由Nordic Semiconductor公司生产的2.4GHz 无线通信芯片。它具有低功耗、高速率、高可靠性等特点，广泛用于各种无线通 信系统中。
一、系统硬件设计
2、硬件接口 nRF24L01通过SPI接口与主控制器进行通信。SPI接口由四条线 组成：片选线（CE）、时钟线（SCK）、数据输入线（MISO）和数据输出线 （MOSI）。另外，还需要为nRF24L01提供RESET和IRQ引脚，以便进行复位和中 断操作。
基于nRF24L01的无线传感局域网络的研究与设计
河北大学硕士学位论文基于nRF24L01的无线传感局域网络的研究与设计姓名：朱桂峰申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：常铁原2011-06摘要无线传感器网络技术在环境监测、工业数据采集和军事等大规模领域具有广泛应用，随着自动控制、网络技术和芯片小型化的发展，小规模的无线传感器网络技术将会越来越多的走进人们的日常生活。
作为传感器网络的一种小规模应用，智能家居引起了人们的广泛关注和研究，本文以智能家居为应用平台，设计了一种小规模的无线传感器网络，称之为无线传感局域网络，该网络具有良好的稳定性、可靠性和实时性，可实现数据采集、远程控制以及安全防护等智能家居的基本功能。
无线传感局域网络的设计主要包括无线传感器节点的硬件设计和路由协议的软件设计两部分。
其中无线传感器节点的设计采用了2.4Ghz的无线通信芯片nRF24L01和功能扩展的微控制器C8051F930，具有较高的集成度和良好的通信性能；路由协议的设计采用了层次结构的路由，分别吸取了LEACH算法分簇的思想和PEGASIS算法数据传输链的思想，并对其进行融合和改进，提出了一种应用于智能家居的链簇路由协议，该协议能够满足智能家居对于数据传输的可靠性和实时性要求。
论文首先概述了物联网和无线传感器网络，介绍了无线传感器网络的研究现状和本文的研究内容，对无线传感局域网络的两种关键技术做了详细的分析，并在此基础上提出了总体设计方案；其次，论文详细阐述了基于nRF24L01芯片的无线传感器节点的设计，对两种经典的分层路由协议进行了深入分析，在此基础上将两者进行融合和改进，提出了一种适用于智能家居的链簇路由协议，并通过软件仿真验证了该路由协议的可行性；最后，利用所设计的传感器节点分别进行点对点和组网测试，测试结果表明该网络在数据传输的可靠性和实时性方面表现良好，实现了预期目标。
关键词物联网无线传感局域网络智能家居 nRF24L01 链簇路由AbstractWireless sensor network technology is widely used in environmental monitoring, industrial data acquisition and military. With the development of automation, network technology and chip miniaturization, Small-scale Wireless Sensor Network technology will be more and more into people's daily lives. As a small-scale application of Wireless Sensor Network, smart home has aroused widespread concern and discussion. This paper presents a small-scale wireless sensor networks, called as Wireless Sensor Local Area Network. The network has good stability, reliability and real-time, so it is enabling data acquisition, remote control and security protection.The design of Wireless Sensor Local Area Network includes the design of wireless sensor node and routing protocols. Wireless sensor nodes adopt RF chip nRF24L01 working in 2.4Ghz and extension microcontroller C8051F930, and they have high integration level and good communication performance. Routing protocol adopts hierarchical routing. Based on the clustering idea of LEACH algorithm and the data transmission chain idea, this paper presents a chain-cluster routing protocol.. The chain-cluster routing has good reliability and real-time, and it can meet the requirements of Smart Home.Firstly, the paper summarizes the overview of internet of things and WSN, describes the research status of wireless sensor network and the main contents of this article, analyzes two key technologies of WSN,and proposes the overall design scheme.Then,the paper elaborates the design of wireless sensor nodes based nRF24L01, analyzes two classical hierarchical routing protocols,proposes a chain-cluster routing protocol based smart home on this basis of integration and improvement,and simulates the feasibility of the routing protocol. Finally,the networking test results show that the network has a good performance in real-time and reliability of data transmission, and the paper achieves the expected goals.Key words Internet of Things Wireless Sensor Local Area Network Smart Home nRF24L01 Chain-Cluster routing第1章绪论第1章绪论1.1 研究背景和意义（1）物联网概述早在1999年，物联网的概念就被提出[1]，它的定义是：按照约定的协议（目前还没有一个统一的标准），把信息感应设备（红外传感器、激光扫描器、射频识别、温湿度传感器、继电器、定位系统等）与互联网连接起来，实现智能化识别、跟踪、定位、监控、管理以及安全防护的一种网络[2]。
基于nRF24L01新型无线温度传感系统设计
基于nRF24L01新型无线温度传感系统设计作者：迟俊鹏刘玉喜靳忠轩任泉来源：《大东方》2017年第10期摘要：采用nRF24L01作为无线收发模块实现无线数据传输，使用DS18B20温度传感器采集环境温度，并用ATMEL公司的AT89C52作为主控芯片，协调系统的数据采集、处理、显示及无线传输等过程。
温度采集节点能够利用温度传感器稳定地采集周围环境的温度，并通过无线模块将数据传送到接收节点，显示到LCD上。
该设计具有性能稳定、成本低、低功耗等特点，能够广泛应用于各类对温度要求较为特殊的环境下温度数据的检测。
关键词：nRF24L01；DS18B20；无线通信；温度传感一、引言采用无线数据传输技术设计的温度采集系统[1]，能有效的解决传统有线技术带来的各种问题，其具有不用布线、故障排查简单、实时性高、可灵活布置、可实现多点采集，非常适用于各种现代工农业温度监控系统[2]。
基于无线通信的数据采集系统可以灵活地为终端用户提供实时而准确的信息[3]，无论是在系统性能，还是在系统成本上，相对于传统技术，无线数据采集系统都具有很强的吸引力[4]，它将在各个领域的数据采集系统中发挥积极的作用[5]。
二、系统方案设计（System design）系统硬件设计主要由采集发送和接收显示、告警三部分组成，采用DS18B20作为温度采集元件，配合低功耗单片机的使用就可以很好地弥补传统上的不足。
采用nRF24L01模块对采集到的温度数据进行无线传输，打破了传统操作中距离受限的问题，使测温操作更易实现。
系统设计了四个温度采集节点、一个数据接收节点。
四个温度采集节点可以实现系统对监控区域内的温度进行全方位的监测，保证监测数据的准确性和全面性。
其中四个温度采集节点的电路是一样的，都是使用AT89S52作为核心处理器，控制其他各个功能器件有序工作。
接收节点电路相对于发射节点，多了一个LCD液晶显示模块，没有温度采集模块。
三、系统硬件及软件设计设计一套基于nRF24L01的无线数据采集系统，能够通过系统的多个温度采集节点，采集周围的环境温度数据，并将数据通过无线射频电路发送到接收端，在接收端显示出各节点的温度值。
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1．硬件设计：
（1）选择合适的单片机接收器，掌握其结构原理及使用方法；
（2）设计接收、发射电路，进行无线传输系统设计；
（3）在制作好的PCB上，焊接好相关的电路元器件，构成相关功能的电路，并进行调试，确保功能的正确实现。
2.软件设计：
（1）熟悉Keil开发环境下的NRF24L01应用软件编程；编写应用程序控制数据采集模块，使之能接受相关传感器传递的数据信息，并加以分析处理，通过无线网络传给上位机。
（6）根据系统需求，在Keil开发环境下编写应用程序实现系统功能，并进行整体软硬件的联调；
（7）进行系统测试。
进度安排
1.2013年12月23日－2014年1月5日（第1周-第2周）：查阅有关资料，初步确定系统方案。
2.2014年1月6日－2014年1月17日（第3周-第4周）：完成开题报告，着手一些零器件的购买，并阅读相关的知识，形成一个基本的电路框架。
2.根据本课题的预期目标，学生应该完成的任务内容：
（1）查阅相关资料，了解接收特点以及目前的控制方式；
（2）查阅芯片手册，通过实际应用掌握NRF24L01的使用方法；
（3）查阅相关资料，掌握液晶屏驱动程序的编写方法；
（4）在Keil开发环境下，进行UCGUI以及UCOS的移植及界面设计程序的编写；
（5）设计电路，实现信号的控制；
（2）掌握液晶屏及USB驱动程序的编写方法；
（3）进行ucGUI的移植和ucGUI图形设计程序的编写；
3．要求系统整体能够协调工作：
将硬件和软件进行整体的调试，进一步完善系统。
工作要求
1．毕业设计日常工作要求：
（1）每周向指导老师汇报课题进展情况以及所出现的问题。
（2）学习单片机以及无线接收的相关知识。查阅资料、文献并作好相关的读书笔记记录设计中所遇到的问题及解决方法。
4．完成硬件电路的设计、安装、调试。在Protel系统上实现对数据采集模块外围电路以及无线通信模块的接口设计，制作PCB。完成硬件电路板的安装、调试。
5．采用Nrf24L01和液晶触摸屏实现显示终端的设计
（1）划分系统各子模块及其相互关系，给出系统模块连接图
（2）用C语言编写代码实现各子模块的功能
1．液晶屏驱动程序的编写
福州大学阳光学院
本科生毕业设计（论文）任务书
2013年12月23日至2014年5月17日
题目：基于nrf24l01的无线接收遥感手持设备设计
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学号：*********
系别：电子信息工程系
专业：通信工程
年级：2010级
指导教师：（签名）
系主任（或教研室主任）：（签名）
毕业设计（论文）任务
选题依据
我们本次之所以会选择无线通信模块的设计，是我们觉得无线通信技术是现代社会中一门很重要的技术，我们掌握好了这门技术对以后我们的工作生活都有很大的帮助。我们本次设计的无线通信模块虽然只是我们的一次小小的体验，但我们都知道无线通信在我们现在所处的信息时代是多么的重要，如今我们生活的方方面面无不与无线通信息息相关。我们所熟悉的手机、电脑、电视等等都与无线通信有着直接的联系。甚至在某些高端领域方面无线通信技术能反映一个国家的科技水平和综合国力。我们国家的无线通信技术虽然在世界上排在了前面的位置，但与一些发达国家相比我们任然有很大差距，如太空中有差不多80%的通信卫星是美国的。
课题所用到的工具
1．硬件工具：
PC机；无线收、发模块一对；按键模块、USB传输模块、液晶屏与Nrf24L01高速嵌入式无线数传模块等其它的集成电路芯片及元器件。
2．软件工具：
Protel制图软件；Keil编译软件。
原始数据
nRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK调制，内NORDIC自己的Enhanced Short Burst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2M（bps）。NORDIC公司提供通信模块的GERBER文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留5个GPIO，1个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为MCU系统构建无线通信功能。
2.4GHz全球开放ISM频段，最大0dBm发射功率，免许可证使用支持六路通道的数
据接收。低工作电压：1.9V～3.6V低电压工作。高速率：2Mbps，由于空中传输时间很短，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）。多频点：125频点，满足多点通信和跳频通信需要。超小型：内置2.4GHz天线，体积小巧，15×29mm（包括天线）。低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。低应用成本：nRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，nRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。便于开发：由于链路层完全集成在模块，非常便于开发。自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及自动存储未收到应答信号的数据包。自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程，载波检测—固定频率检测。内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制。数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置。可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道。标准插针Dip2.54MM间距接口，便于嵌入式应用。
[3]王永虹,徐炜,郝立平.STM32系列ARM Cortex M3微控制器原理与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008．
[4]陈文辉,蔡启仲.uCGUI在单片机系统上的移植[J].计算机工程．2007,33(12):275-276.
[5]王兰英.基于STM32嵌入式系统的uCGUI移植与实现[J].四川理工学院学报(自然科学版.2012,25(1):56-58.
6．结合硬件进行软件的设计与调试。掌握Keil开发环境下的软件编程技术，编写程序完成系统的软硬件联调。
7．确定作品可行后，撰写毕业设计论文。
毕业设计（论文）任务更改记录
更改原因
更改内容系（教研室）主任签字
主要参考文献
[1]蒙博宇.STM32自学笔记[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012．
[2]陈志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手[M].北京:电子工业出版社,2012．
根据设计要求我们选择了无线收发模块nRF24L01、按键和模块等作为本次设计的硬件需求。首先我们与老师一起讨论了一些设计的相关事宜和设计思路。接下来我们一起画好了模拟电路图，在老师的帮助下我们对电路图进行了补充和完善。完成这些基本工作后，在老师和同学的帮助下我们买回了自己所需的元器件。接着我们变分工完成了元器件的焊接连接和程序的编写，然后便是模块的上电调试，设计的答辩和设计报告的完善。
6.2014年4月14日－2014年5月4日（第13周-第15周）：总结毕业设计过程，修改毕业设计论文。
7.2014年5月5日－2014年5月17日（第16周-第17周）：完成毕业论文，准备答辩的相关材料。
毕业设计（论文）的主要内容
本设计研究nrf24l01的无线接收遥感手持设备设计，主要完成数据的接收和无线信号的发送。
[6]任哲.嵌入式实时操作系统UC/OS-II原理与应用[M].北京:北京航天航空大学出版社,2005.
[7]Labrosse J.嵌入式实时操作系统UC/OS-II[M].北京:北京航天航空大学出版社,2006.
[8]李庆山,戴曙光,穆平安.nRF2401无线模块在测控系统中的应用[J].电测与仪表,2006（8）:58-59.
1.按键控制液晶显示屏的数据，在做之前要对nrf24l01的电气特性的原理做初步定义。
2．无线传输、接收模块设计。当接收信号超过设定的限定值后，将该数据通过无线通信传送至上位机。
3.与电脑传输的发送模块设计，并与储蓄模块连接的硬件安装和软件编写。还有数据传输协议的编写，要设计完整。串口软件的编写，实现软硬件的传输。
3.2014年2月17日－2014年3月2日（第5周-第6周）：设计电路，将所需要的硬件整合为一个完整的电路，完成硬件部分。
4.2014年3月3日－2014年3月16日（第7周-第8周）：结合硬件编写软件程序，调试完成软件部分。
5.2014年3月17日－2014年4月13日（第9周-第12周）：将软硬件设计充分结合，完成实际的信号接收系统，并结合实际问题进行修改，逐步完善电路，并调试，开始毕业论文初稿的撰写。