基于nRF24L01的无线数据传输系统
基于 51 单片机的无线数据收发系统设计
基于 51 单片机的无线数据收发系统设计摘要：系统使用 51 单片机通过NRF24L01 模块远程传输数据，接收端通过NRF24L01 模块接收无线数据。
处理后由液晶进行数据显示，可根据需要设置声音提示。
系统接收与发送端模块均单片机、无线发送模块/ 接收、显示、声音提示模块。
关键词：51 单片机；NRF24L01；液晶显示；无线通讯1硬件设计1.1系统组成该系统将数据经过控制器由无线发送模块进行远距离发送，再通过接收端进行无线数据接收。
接收的数据经控制器处理后由液晶显示器显示，并根据需要可以实现一定的声音提示。
1.2无线收发模块本设计使用无线通讯技术实现数据的传送，能够实现此功能的硬件电路模块总类较多。
为符合设计需求，采用以NRF24L01 为核心的无线通讯模块。
该方案可以使系统具有低成本，低功耗，体积小等特点。
NRF24L01 无线模块出至 NORDIC 公司。
其工作频段在 2.4G— 5GHz，该模块正常工作电压为 1.9V—3.6V，内部具有 FSK 调制功能，集成了 NORDIC 公司自创的增强短脉冲协议。
该模块最多可实现 1 对 6 的数据发送与接收。
其每秒最高可传输两兆比特，能够实现地址检验及循环冗余检验。
若使用 SPI 接口，其每秒最高可传输八兆比特，多达 128 个可选工作频道，将该芯片的最小系统集成后，构成NRF24L01 无线通信模块。
1、引脚功能此模块有 6 个数据传输和控制引脚，采用 SPI 传输方式，实现全双工串口通讯，其中 CE脚为芯片模式控制线，工作情况下，CE 端协配合寄存器来决定模块的工作状态。
当4 脚电平为低时，模块开始工作。
数据写入的控制时钟由第 5 脚输入，数据写入与输出分别为 6、7 脚，中断信号放在了第 8 脚。
2、电器特性NRF24L01 采用全球广泛使用的 2.4Ghz 频率，传输速率可达 2Mbps，一次数据传输宽度可达 32 字节，其传输距离空旷地带可达2000M 此模块增强版空旷地带传输距离可达 5000M—6000M, 因内部具有 6 个数据通道，可实现 1 对 6 数据发送，还可实现 6 对 1 数据接收，其工作电压为 1.9V-3.6V，当没有数据传输时可进入低功耗模式运行，微控制器对其控制时可对数据控制引脚输入 5V 电平信号，可实现 GFSK 调制。
基于nRF24L01无线双向通信系统设计
基于nRF24L01无线双向通信系统设计丁媛媛【摘要】文章以nRF24 L01无线收发模块和AT89S51单片机为核心,设计了以nRF24L01芯片为基础进行无线双向传输的系统,主要介绍发射器和接收器软硬件结构及微控制器和无线收发芯片的应用.【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2012(025)005【总页数】5页(P24-27,36)【关键词】nRF24L01;无线双向通信;PCB【作者】丁媛媛【作者单位】烟台职业学院,山东烟台264670【正文语种】中文【中图分类】TN9191 无线传输模块基本工作原理［1］利用无线传输模块进行无线通信传输，通过单片机控制无线传输模块A进行发送无线信号，然后用单片机控制无线传输模块B接收无线传输模块A所发出的无线信号，从而实现一对一的无线信号传输，如图1所示。
反方向传输也是如此，无线传输模块B发出信号，无线传输模块A接收传输信号。
2 硬件电路设计系统硬件部分主要由单片机ATS89S51控制电路、nRF24L01收发模块、稳压电路、显示电路、电平转换电路组成，以下重点介绍无线收发芯片等重点控制部分的电路原理。
2.1 无线模块与主控模块无线传输模块采用nRF24L01芯片［2］，该芯片是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5 GHz－ISM频段，芯片内置晶体振荡器、功率放大器、频率合成器以及调制器等功能模块，输出功率与通信频道能够通过程序进行配备。
芯片能耗非常低，如果按照－5 dBm的功率发射，工作电流只有10.5 mA，接收时工作电流18 mA，具有多种低功率的工作模式，节能设计更加方便。
其DuoCeiv－erTM 技术［3］能够使nRF24L01使用同一天线来同时接收两个不同频道的数据。
nRF24L01适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等，应用范围非常广。
nRF24L01工作原理图如图2所示。
图2 nRF24L01工作原理图主控制电路主要由AT89S51单片机芯片［4］、复位电路及外设晶振电路组成。
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。
基于nRF24L01和C8051F开发的短距离无线数据传输网络
关 键 词 ： 线 数 据 传 输 网 络 ， Ｒ ２ Ｌ １， ０ １ 无 ｎ Ｆ ４ ０ Ｃ８ ５ Ｆ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
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nRF24L01无线模块的传输速度及距离
nRF24L01 无线模块的传输速度及距离
nRF24L01 是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz～
2.5GHzISM 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。
nRF24L01 功耗低，在以-6dBm 的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式，工作在100mw 时电流为160mA，在数据传输方面实现相对WiFi 距离更远，但传输数据量不如WiFi（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。
nRF24L01 传输收发距离
通讯距离是nRF24L01 无线模块的一个综合指标，受到很多条件、因素和参数的影响。
nRF24L01 无线模块通讯距离受影响的因素主要有：天线增益、输出功率、传输距离。
一般传输距离为5m，。
基于nRF24L01的无线信息传输设计
摘要当今，通过信息的采集、传输、处理和控制器作出相应的决策，进而实现对一定对象的监控和控制，是一个无论在民用、工业，还是军事领域，都被人们乐此不疲地研究着的热门技术。
而信息传输的可靠性无疑是控制器作出正确决策的重要前提。
无线传输以其成本廉价、占用空间小、环境适应性好、扩展性好和设备维护上更容易实现等优点正在逐步越来越受到人们的青睐。
RF24L01SE微功率无线通讯模块，采用Nordic公司的NRF24L01芯片，2.4G全球开发ISM频段免许可证使用，最高工作速率达2Mbps，125频道满足多点通信和跳频通信需要，体积小巧约31mm*17mm，尤其方便嵌入式开发与应用,高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合无线音视频传输、工业控制领域等需要较大传输速率的无线通讯需求。
此外，采集到的信息和数据应能够使工作人员直观方便地读出，为此，配备质优价廉的显示设备成为必要。
常用的显示设备有LED点阵和LCD液晶显示，而LCD液晶显示由于具有低功耗、显示功能强大和编程简单而很好地符合了人们节约能源的要求，LCD1602和LCD12864是LCD系列中比较常见的模块化产品，它们含有齐全的字库，亦可根据自己的要求取模显示特殊的符号，这两种产品分别只引出16和20个插针，使用方便。
关键词：无线传输监控NRF24L01 工业控制LCD1602 LCD12864目录一．系统简介 (3)二．STC89C54RD+单片机 (3)三．4*4矩阵输入键盘 (4)四．无线nRF24L01模块 (4)1.模块性能及特点： (5)2. 工作方式： (5)2.1 收发模式 (5)2.2 空闲模式 (6)2.3 关机模式 (6)3．配置RF24L01模块 (7)四．LCD1602 (8)五．LCD12864(带字库) (8)六．系统原理图 (10)七．实物效果图 (11)八．部分程序代码 (12)九．课程设计心得体会 (20)十．参考文献 (20)一．系统简介本设计为两个STC89C54RD+单片机之间通过nRF24L01无线模块实现单工无线通信。
nrf24l01中文资料
nrf24l01中文资料nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～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。
nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 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。
nRF24L01主要特性. GFSK调制：. 硬件集成OSI链路层；. 具有自动应答和自动再发射功能;. 片内自动生成报头和CRC校验码；. 数据传输率为l Mb/s或2Mb/s；. SPI速率为0 Mb/s～10 Mb/s；. 125个频道：. 与其他nRF24系列射频器件相兼容；. QFN20引脚4 mm×4 mm封装；. 供电电压为1.9 V～3.6 V。
nrf24l01引脚功能nRF24L01的封装及引脚排列如图1所示。
各引脚功能如下：CE：使能发射或接收；CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01：IRQ：中断标志位；VDD：电源输入端；VSS：电源地：XC2，XC1：晶体振荡器引脚；VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V；ANT1,ANT2：天线接口;IREF：参考电流输入。
nRF24L01工作模式通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表1所示。
空闲模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；空闲模式2则是在当发射堆栈为空且CE=1时发生(用在PTX设备)；在空闲模式下，配置字仍然保留。
在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。
4 工作原理发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把地址TX_ADDR和数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。
基于nRF24L01的无线通信模块设计报告正文
1前言本次我们三人小组设计的是无线通信模块，根据设计要求我们选择了无线收发模块nRF24L01、单片机STC89C52、LCD1602和键盘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。
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。
当然我们本次设计的无线通信模块只是很基础的无线通信模块，我们所达到的效果就是两个模块间能相互发送一些简单的字符和数字。
2总体方案设计本次设计我们考虑用C语言和汇编去实现模块的无线通信功能，但我们编写程序时发现汇编语言较难写且可读性差，因此我们选择了用C语言作为本次的软件实现。
要实现无线通信功能，我们选择了小巧轻便的无线收发模块nRF24L01。
在单片机方面考虑到52系列优于51系列且很好购买，我们选择了STC89C52单片机。
在液晶显示上，我们只要求能显示一些简单的数字和字母，我们选择了LCD1602。
键盘输入方面我们选择的是4×4矩阵键盘。
以上各模块的功能信息在后面都有更为具体的介绍。
nRF24L01无线模块的传输速度及距离
nRF24L01无线模块的传输速度及距离
nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz～2.5GHzISM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。
nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式，工作在100mw时电流为160mA，在数据传输方面实现相对WiFi距离更远，但传输数据量不如WiFi（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。
nRF24L01传输收发距离通讯距离是nRF24L01无线模块的一个综合指标，受到很多条件、因素和参数的影响。
nRF24L01无线模块通讯距离受影响的因素主要有：天线增益、输出功率、传输距离。
一般传输距离为5m，
加板载天线，设置0DBM，在空旷地带一般可以做到20~25米左右
加PA+外接天线可以做到200米左右，最高甚至可以到达500米左右。
nRF24L01传输速度nRF24L01同时支持250kbps和1Mbps的数传传输速率，当其它应用参数一致时，两种数据传输速率实际测的通讯距离相差很大。
低速率的250kbps通讯距离至少在高速率的1Mbps的2倍以上。
没有很大的数据量却贪图高传输速率，结果是会影响传输距离的。
提升传输距离的方法1、匹配高增益天线;
2、适当加大发射功率;
3、调整好适当的发射频率;
4、提高接收灵敏度。
基于SOPC技术和nRF24L01的无线传输系统
传输 ， 而采 用 ｕ ／ —Ｉ 时操作 系统 的 ＮＩ Ｉ ｃ ｏｓＩ 实 ＯＳＩ 软 核可 以对其 数据进 行实 时 的处 理 。系统 结 构如 图 １
所示 。
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1 nRF24L01芯片的介绍
nRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5 GHz ISM频段。
工作电压为1.9～3.6 V，有多达125个频道可供选择。
可通过SPI写入数据，最高可达10 Mb／s，数据传输率最快可达2 Mb／s，并且有自动应答和自动再发射功能。
和上一代nRF2401相比，nRF2401数据传输率更快，数据写入速度更高，内嵌的功能更完备。
芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融进了增强式ShockBurst技术，其中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-6 dBm的功率发射时，工作电流只有9 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。
1.1 nRF24L01引脚介绍
芯片引脚排列见图1。
各引脚具体功能如下：CE为发射和接收的使能端；CSN为SPI的使能端；SCK为SPI时钟输入；MOSI为SPI数据主输从人端；MISO为SPI数据主人从输端；IRQ为中断输出；VDD为电源端，接3 V直流电源；VSS为参考接地端；XC1，XC2为晶振端；VDD_PA给功率放大器供电1.8 V；ANT1，ANT2为天线接口端；IREF为参考电流端。
1.2 nRF24L01的指令结构
nRF24L01所有的配置字都由配置寄存器来定义，这些配置寄存器可通过SPI 口访问。
1.2.1 SPI接口设置
SPI接口由SCK，MOSI，MISO及CSN组成。
(1)在配置模式下单片机通过SPI接口配置nRF24L01的工作参数。
(2)在发射或接收模式下单片机SPI接口发送或接收数据。
和SPI接口的指令共有8个，使用每个指令时必须使CSN变低，用完后将其变高。
单片机的控制指令从nRF24L01的MOSI引脚输入，而nRF24L01的状态信息和数据信息是从其MISO引脚输出并送给单片机的。
利用SPI传数时，他是先传低位字节，再传高位字节，并且在传每个字节时是从高位字节传起的。
指令分别是；读寄存器指令，格式是000A AAAA；写寄存器指令，格式是
001AAAAA(A AAAA代表寄存器在内存中的地址；读Payload指令；写Payload 指令；清发射堆栈指令；清接收堆栈指令；发射数
1.2.2 中断
当nRF24L01的中断源(TX_DS，RX_DR，MAX_RT)被置高时(TX_DS为发送成功标志位，RX_DR为接收数据成功标志位，MAX_RT为自动重发超上限标
志位)，就会使IRQ引脚置低。
可以向状态寄存器写1来清这些中断标志位。
通过设置CONFIG寄存器的某些位来屏蔽掉这些中断源，默认情况下，这三个中断源都是允许的。
1.2.3 内存区
下面介绍nRF24L01的内存区，一共24个寄存器，以下选取几个重要的加以介绍。
0号寄存器：第7位是保留位；第6位到第4位分别是TX_DS，RX_DR，MAX_RT屏蔽位，置高能屏蔽相应的中断源；第3位是CRC使能位；第2位是选择CRC长度；第1位是PWR_UP位，高电平为使芯片上电；第0位是发射、接收选择位，高电平是发射，低电平是接收。
1号寄存器：第7和第6位是保留位，第5到第0位是使能通道5到通道0的自动应答，高电平有效。
2号寄存器：第7和第6位是保留位，第5到第0位是使能接收通道地址5到地址0，高电平有效。
4号寄存器：第7位到第4位是设置自动重发的时间，第3位到第0位是设置自动重发的次数。
7号寄存器是状态寄存器，第7位是保留位，第6位是RX_DR位(1：接收堆栈中有了数据)，第5位是TX_DS位(1：数据成功发送到接收方)，第4位是MAX_RT位(1：达到重发射上限，产生超时中断)，第3到第1位是标志哪个通道接收数据，第0位是发射堆栈状态位。
1.3 nRF24L01的功能描述
nRF24L01可以通过设置CE和状态寄存器来选择他的工作状态，如表1所示。
配置为发射模式的nRF24L01将会利用增强式ShockBurst技术来发射数据包。
发送设备在发完数据后将自动转为接收状态来等待接收方的应答信号。
若发送设备未接收到应答信号，他将自动重发这包数据(自动重发开启的情况下)直到接收这包数据或者重发次数超过了在寄存器SETUP_RETR_ARC设置的所允许的最大重发次数。
如果是第二种情况，他将在STATUS寄存器里的MAX_RT位反映出来，并且给出中断。
当nRF24L01收到应答信号时，他将认为该包数据成功发送到接收方，并把这包数据从发射堆栈中清除，同时IRQ变低，STATUS寄存器里的中断标志位TX_DS 置高。
用增强式ShockBurst技术来发射数据可以有以下好处：极大地降低了电流损耗；系统开销低；极大地降低了数据在空气中的碰撞率。
2 系统设计
2.1 硬件设计
本系统采用的单片机是PIC16F877，将单片机的PORTC的0～5配置成通用I／O引脚，分别与nRF24L01的IRQ，CE，CSN，SCK，MOSI，MISO连接，控制nRF24L01的工作方式，采用单片机标准的SPI接口。
系统上电时，
PIC16F877首先对nRF24L01进行写配置寄存器操作，然后使nRF24L01进入发射状态，将要发送的数据写入nRF24L01，激活无线发射。
然后检测nRF24L01的IRQ引脚，由于关闭了自动重发射功能，因此如果引脚电平变低，即说明产生发送成功中断，数据发送成功，然后从接收端读出数据即可。
2.2软件设计
程序流程图如图3所示。
程序编程的基本思路是，系统上电首先配置
nRF24L01的寄存器，本系统只对其中几个寄存器进行了重新配置，关闭自动重发射功能是想对发送失败次数进行统计，其他的均采用默认值，如：通信速率2 Mb ／s，输出功率0 dBm等。
nRF24L01写配置子程序如下：
3 结语
本文介绍了利用PIC16F877和nRF24L01芯片设计的无线数据传输系统，成本低，体积小，传输速率高，具有良好的通用性和可靠性，可供监测和工业控制系统电路设计参考使用。