基于单片机的公交车监控系统的本科毕业论文设计

基于单片机的公交车监控系统的本科毕业论文设计内容摘要：

5 1+ 5V+5C11 0u FR18 .2 K+ 5VX11 2MC2C3 图 单片机的硬件实现原理图 the hardware schematics of SCM CRM905ANC 无线收发模块 CRM905ANC 简介 CRM905ANC 无线收发模块由单片无线收发一体芯片 nRF905 开发设计而成，nRF905 是挪威 Nordic VLSI 公司推出的单片射频收发器，工作电压为 ～ ，32 引脚 QFN 封装 (5 5mm)，工作于 433/868/915MHz三个 ISM(工业、科学和医学 )频道，频道之间的转换时间小于 650us。 nRF905 由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器， ShockBurst 工作模式，自动处理字头 和 CRC(循环冗余码校验 )，使用 SPI 接口与微控制器通信，配置非常方便。 此外，其功耗非常低，以 10dBm 的输出功率发射时电流只有 11mA，工作于接收模式时的电流为 ，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。 nRF905适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域 [2]。 nRF905 片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器功率放大器等模块，曼彻斯特编码 /解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。 nRF905 的详细结 构如图 （ ） 所示。 吉林农业大学本科毕业设计 10 图 Fig . 图 由 nRF905 组成的高频头用户接口 Fig . NRF905 from the first highfrequency ponents of the user interface CRM905ANC 的特性  GFSK 调制收发合一 吉林农业大学本科毕业设计 11  ShockBurstTM 收发模式特适用于低功耗应用  多频道应用 —— 兼容 ETSI/FCC，频道切换时间小于 650us  最大输出功率＋ 10dBm 可调 ,接收灵敏度高达 100dBm  需外接 433MHz 50Ω天线  载波监听（ for”Listen before Transmit”protocols）功能有效防止 RF 传输碰撞  成功收发数据包信号提示 —— 使您能有效的控制数据收发时机  接收数据包自动地址匹配 —— 便利于点对多和多对多传输  发送数据包自动重传  自动生成数据包报头及 CRC 校验码  数据传输速率高达 100kbps  RF 与 MCU 之间使用 SPI 串行可编程接口协议传输数据简单易用  16 脚双排接口，可直接与 TTL/COMS 模式 MCU 引脚连接  工作电压：  工作电流： — 接收 : mA — 发射 :11 mA @ 10 dBm RF 输出功率； 30mA@+10dBm RF 输出功率 — 待机 : 管脚定义及电气参数说明 产品图片如下 图 CRM905ANC CRM905ANC 表 32 管脚说明 Table32 管脚 名称 描述 1 GND 电源地 吉林农业大学本科毕业设计 12 2 VCC 系统电源 3 TRX_CE 使能芯片接收和发送 4 TXEN 收发状态选择： TXEN=’1’ 发射状态； TXEN=’0’ 接收状态 5 uPCLK 系统时钟分频输出 6 PWR_UP 工作状态控制： PWR=’1’ 正常工作状态； PWR=’0’ 待机微功耗状态 7 GND 电源地 8 GND 电源地 9 AM 地址匹配 10 CD 载波监听 11 MISO SPI 输出 ,MCU 由此口从 RF 芯片读入数据 12 DR 接收或发送就绪 13 SCK SPI 时钟 14 MOSI SPI 输入 ,MCU 由此口向 RF 芯片写入数据 15 GND 电源地 16 CSN SPI 使能，低激活 CRM905ANC 单片无线收发器工作在 433/868/915MHZ 的 ISM 频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成 ShockBurst 工作模式的特点是自动产生前导码 和 CRC 可以很容易通过 SPI 接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为＋ 10dBm 时发射电流为30mA 接收电流为 . 进入 POWERDOWN 模式可以很容易实现节电 . 工作方式 CRM905ANC一共有四种工作模式 , 其中有两种活动 RX/TX 模式和两种节电模式。 活动模式 ShockBurst RX ShockBurst TX 节电模式 掉电 和 SPI编程 STANDBY 和 SPI编程 nRF905 工作模式由 TRX_CE、 TX_EN、 PWR_UP 的设置来设定。 吉林农业大学本科毕业设计 13 表 33 Table33 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉电和 SPI 编程 1 0 X Standby 和 SPI 编程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX ShockBurst 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。 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， RF905自动处理字头和 CRC校验码。 在接收数据时，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，当发送过程完成后， DR引脚通知微处理器数据发射完毕。 ShockBurst TX 发送流程 典型的 RF905发送流程分以下几步： A. 当微控制器有数据要发送时，通过 SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给 RF905， SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定； B. 微控制器置高 TRX_CE和 TX_EN，激发 RF905的 ShockBurstTM发送模式； C. RF905的 ShockBurstTM发送： (1) 射频寄存器自动开启； (2) 数据打包 (加字头和 CRC校验码 )； (3) 发送数据包； (4) 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高； D. AUTO_RETRAN被置高， RF905不断重发，直到 TRX_CE被置低； E. 当 TRX_CE被置低， RF905发送过程完成，自动进入空闲模式。 注意： ShockBurstTM工 作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论 TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送 过程都会被处理完。 只有在前一个数据包被发送完毕，RF905才能接受下一个发送数据包。 ShockBurst RX 接收流程 A. 当 TRX_CE为高、 TX_EN为低时， RF905进入 ShockBurstTM接收模式； B. 650us后， RF905不断监测，等待接收数据； C. 当 RF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高； D. 当接收到一个相匹配的地址， AM引脚被置高； E. 当一个正确的数据包接收完毕， RF905自动移去字头、地址和 CRC校验位，然后把 DR引脚置高 F. 微控 制器把 TRX_CE 置低， nRF905 进入空闲模式； 吉林农业大学本科毕业设计 14 G. 微控制器通过 SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内； H. 当所有的数据接收完毕， nRF905把 DR引脚和 AM引脚置低； I. nRF905此时可以进入 ShockBurstTM接收模式、 ShockBurstTM发送模式或关机模式。 当正在接收一个数据包时， TRX_CE或 TX_EN引脚的状态发生改变， RF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。 当微处理器接到 AM引脚的信号之后， 其就知道 RF905正在接收数据包， 其可以决定是让 RF905继 续接收该数据包还是进入另一个工作模式。 节能模式 RF905的节能模式包括关机模式和节能模式。 在关机模式， RF905的工作电流最小，一般为。 进入关机模式后， RF905保持配置字中的内容，但不会接收或发送任何数据。 空闲模式有利于减小工作电流，其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。 在空闲模式下， RF905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。 配置 CRM905ANC 模块 所有配置字都是通过 SPI接口送给 RF905。 SPI接口的工作方式可通过 SPI指令进行设置。 当 RF905处于空闲模式或关机模式时， SPI接口可以保持在工作状态。 A. SPI接口寄存器配置 SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器 5个寄存器组成。 状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。 SPI 接口由 5 个内部寄存器组成执行 寄存器的回读模式来确认寄存器的内容 表 SPI接口和 5个内部寄存器 Table34 The interface of SPI and five inside register 寄存器名称 内容 状态寄存器 StatusRegister 寄存器包含数据就绪 DR 和地址匹配 AM 状态 RF 配置寄存器 RFConfiguration Register 寄存器包含收发器的频率 ,输出功率等配置信息 发送地址 TXAddress 寄存器包含目标器件地址字节长度由配置 寄存器设置 发送有效数据 TXPayload 寄存器包含发送的有效 ShockBurst 数据包数据字节长度由配置寄存器设置 接收有效数据 RXPayload 寄存器包含接收到的有效 ShockBurst 数据包数据字节长度由配置寄存器设置在寄存器中的有效数据由数据准备就绪 DR 指示 吉林农业大学本科毕业设计 15 B. SPI 指令设置 当 CSN 为低时 , SPI接口开始等待一条指令。 任何一条新指令均由 CSN 的由高到低的转换开始。 用于 SPI 接口的有用命令见下表： 表 35 Table35 SPI 串行接口指令 指令名称 指令格式 操作 W_CONFIG (WC) 0000AAAA 写配置寄存器 AAAA 指出写操作的开始字节字节数量取决于 AAAA 指出的开始地址 R_CONFIG (RC) 0001AAAA 读配置寄存器 AAAA 指出读操作的开始字节字节数量取决于 AAAA 指出的开始地址 W_TX_PAYLOA D (WTP) 00100000 写 TX 有效数据 132 字节写操作全部从字节 0 开始 R_TX_PAYLOA D (RTP) 00100001 读 TX 有效数据 132 字节读操作全部从字节 0 开始 W_TX_ADDRES S (WTA) 00100010 写 TX 地址 14 字节写操作全部从字节 0 开始 R_TX_ADDRES S (RTA) 00100011 读 TX 地址 14 字节读操作全部从字节 0 开始 R_RX_PAYLOA D (RRP) 00100100 读 RX 有效数据 132 字节读操作全部从字节 0 开始 CHANNEL_CON FIG (CC) 1000pphc cccccccc 快速设置配置寄存器中 CH_NO HFREQ_PLL 和 PA_PWR 的专 用命令 CH_NO=ccccccccc HFREQ_PLL=h PA_PWR=pp C. SPI 时序 图 SPI读操作 SPI read operate 吉林农业大学本科毕业设计 16 图 SPI 写操作 SPI write operate D. 配置寄存器 RFConfigurationRegister 说明 表 35 Table3。