基于nRF24E1的多通道数据采集系统的设计
基于nRF24E1无线病房呼叫系统的设计
病 房 呼 叫系统是病 房病 人 与 医护人 员 之间进 班室 ， 机分 布 于各个 病 床 。 从
行 实 时沟通 的通 信工具 ．它 可 以有 效地 保证 患者 及 时得 到 医护人 员 的看 护 和 医治 ．对 于患 者和 医
护人员 之 间的信 息沟通 起着 十 分重要 的作 用 。随 着 医疗 服务 水平 的不 断提 高 ．病房 呼 叫系 统 已经 逐 渐成 为 医院 、养老 院提 高医疗 服 务水 平 与 医护 人 员工 作效 率 和降低 医疗事 故 的重要 基础设 施
频 段 是 世 界 公 用 的 ＩＭ（ 业 、 学 和 医 学 ） 段 Ｍｏｕａｉ ， 宽 调 制 ） Ｓ 工 科 频 ｄｌ ｏ 脉 ｔｎ 的输 出值 也 是 每 隔 １ ５ ｍ ２ｕ 更新 一次 。ｎ Ｆ ４ １ 间在进行 数据 通信 之 前必 Ｒ ２Ｅ 之 ２４ ２５ Ｈ 。其 在发 送模 式 下 ， 流消 耗 只有 ｌ ． ．～ ．Ｇ ｚ 电 ０
目前 市场 上 出现 的无 线式 病房 呼 叫系 统 只能在 患 者 和 医护 人员 之 间进行 简单 的通信 ； 于此 ， 文 基 本 设计 了一 种无 线式 病房 呼 叫系统 ．它 既可 以克 服 有线 式 系统 的缺点 ．同时也可 以在 医护人 员 和患 者 之 间进 行简 短 的语 音 交流 ．有效 避 免 医护 的盲 目性 ． 高医护 水平 和效率 。 提 １ 芯 片 简 介 、
１ ４
福
建 电
脑
２１ ０ ２年第 ６期
基 于 ｎ Ｆ ４ １ 线病 房 呼 叫 系统 的设计 Ｒ ２Ｅ 无
马 帅
（ 阳师 范学院 河 南 洛 阳 ４ １ ２ 洛 ７ ０ ２）
【 摘 要 】 概 述 了一 种基 于 ｎ ． ４ １ 无线 病房 呼 叫 系统 ，介 绍 了此 系统 的 总体 设 计 结 ： ＲＦ Ｅ 的 ２
基于nRF24E1的无线加速度测量系统的设计
基于nRF24E1的无线加速度测量系统的设计
刘恒;马建仓
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2005(24)12
【摘要】介绍了一种无线数传集成加速度传感系统。
在讨论了测量加速度传感器及信号采集变换电路之后,给出了该系统测量数据无线传输的原理和设计方法。
该系统克服了有线传输测量加速度传感系统的局限性,测量使用极为方便。
【总页数】4页(P53-56)
【关键词】nRF24E1;无线通讯;测量加速度;传感器
【作者】刘恒;马建仓
【作者单位】西北工业大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.05;TH432
【相关文献】
1.基于nRF905的无线加速度测量系统设计 [J], 张孝云;江小华
2.基于nRF24E1的多点无线温湿度测量系统 [J], 高廓;田小建;田宁君
3.基于nRF24E1无线病房呼叫系统的设计 [J], 马帅
4.基于ADXL362的电梯加速度无线测量系统的设计 [J], 梁敏健;黄永坚
5.基于nRF24E1的多点无线测温报警系统设计 [J], 王旭;马汝建;王洪斌
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基于DHT11温湿度传感器和nrf24l01模块的多点数据采集
基于DHT11传感器和Nrf24L01模块的多点温湿度采集系一、设计背景农业大棚种植具有大范围，温湿度要求高的特点。
温度，湿度严重影响农作物的生长与产量，所以，对其的测量出其重要。
基于这样的考虑，设计了该套多点温湿度采集无线传输系统。
二、系统构成该系统由89C52R（单片机、DHT11温湿度传感器、Nrf24L01无线传输模块构成。
具有多点温湿度米集、汇总的特点（本实验米用两个点米集汇总一点完成）2、接受点三、硬件设计1、DHT11传感器简介DHT11产品概述DHT1数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NT(测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT1传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在0T内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
产品为4针单排引脚圭寸装。
连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
)传感器性能说明2)接口说明建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻VDD VDD| T T <—| 5K WinMCU -一" ---------- 竺DHT114PinGND典型应用电路（3）电源引脚DHT1的供电电压为3- 5.5V。
传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。
电源引脚（VDDGND之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
（4）串行接口（单线双向）DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4口強右,数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零•操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
基于nRF24E1的无线点菜系统架构
启动 ， 每一个待发信号对于处理器来讲都可 以作 为中断来
编 程 ， 者 通 过 ＧＰ Ｏ 端 口实 现 。ｎ Ｆ ４ 或 Ｉ Ｒ ２ Ｅ１是 一 个 可 以
分 ， 企 业 的管 理 水 平 和服 务 质 量 起 着 决 定 性 的 作 用 。 目 对 前 无 线 点 菜 已经 成 为衡 量 餐 饮 业 档 次 的 重 要 标 志 之 一 ， 因 此 越 来 越 多 的餐 饮 企 业 都 陆续 地 使 用 了先 进 的 无 线 点 菜
Ｈ
功耗无 线通 信应 用 系统 的理想 方案 之 一 ；
而 ｎ ２Ｅ ＲＦ ４ １正 是一 种 主 流 的 、 秀 的 无 线 优
振荡器
ＤＶＤＤ
片上系统 。 ｎ ２ Ｅ１是 一 种 工 作 频 率 可 达 ２ ４ ＲＦ ４ ．
－ ， Ｈ
ＤＶＤＤ２ ＶＤＤ ３
，
－－－－一 － －－
消 耗 只有 ｌ ． ０ ５ｍＡ； 接 收 模 式 下 ， 有 ｌ 在 只 ８ ｍＡ， 以 功 所 耗 相 当低 。 从 图 １可 以看 到 ，ｎ ２ Ｅ１由 １ ８ ５ ＲＦ ４ 个 ０ １微 控 制 器 内 核 和 １个 ｎ ２ ０ ＲＦ ４ １无 线 收 发 芯 片 等 组 成 。 芯 片 包 括 ： 增
ＡＩ Ｎ５ ＡＩ Ｎ６ ＡＩ Ｎ７
（ｏ １位
１０ ｓ ｓ ０ ｋｐ
ｆ． ２４ＧＨｚ
／ Ｄ转换器１
无线 收发器）
偏置
Ｘ １ Ｌ Ａ １
Ｉ ＲＥＦ ． ＋——＿＝］— Ｉ ［ －
８５兼容 ０１ 微 控 制 器
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基于nRF2401的高压交流信号数据采集系统的设计
Ｓ ８ ｌ ： Ｂ ０ ５ ５ Ｒ Ｄ Ｉ
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（ ７ ） 所有 数据移完 ，ｎ ＲＦ ２ ４ ０ １ 把
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ＤＲ１ 置低 ，此时 ，如果 Ｃ Ｅ为 高 ，则
Ｃ ＲＹＳ ＴＡＬ公司推 出的带有串行接 口的 电路 芯 片
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发模 式。ＣＬ ＫＩ 为通道 １时钟信号端 。由 控 制 器提供 ，在收 发模 式下 ，在 时钟 信 号的下 降沿从ｎ ＲＦ ２ ４ ０ １ 的ＤＡ ＴＡ管脚读 出 数据 。ＤＡＴＡ 为通 道 １ 数据 端 ，控 制器
北段丧 衄 斟髓审 童葫 宠哦， 只 露褒帕 肆ｒ 醚孵 太辨２ 鹳ｌ ｓ ｅ Ｐ 嚣 ｒ
图 ２ 发送工作流程
图４ 射频 电路构 成
ｍ ￣２ ４ ０ 理 善
接收 劐敷 搪９
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程Ｉ ｆ ￣ ＇ ２ ４ ０ １ 申 毫葫 宪睦
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性高 。 （ １ ） ． 发射流程 Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ Ｔ Ｍ发射主
（ ２ ） 把接收机的地址和要发送的数据按 时序 送入 ｎ ＲＦ ２ ４ ０ １ ； （３） 微控制器把 Ｃ Ｅ 置 低 ，激 发 ｎ ＲＦ ２ ４ ０ １ 进行 Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ Ｔ Ｍ 发射 ； （ ４ ） ｎ ＲＦ ２ ４ ０ １ 的Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ Ｔ Ｍ 发射： 给 射频 前 端 供 电 ；射 频 数 据打 包（ 加 字 头 、Ｃ ＲＣ校 验码） ＿高速发射数据 包 ；发 射完成 ，ｎＲＦ ２ ４ ０ １ 进 入空 闲状 态 。 （ ２ ） ． 接收流程 ： Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ＴＭ接收主 要 使用 ＭＣＵ接 口引脚 ＣＥ 、ＤＲ１ 、ＣＬ Ｋ１ 和 ＤＡＴＡ（ 接收通 道 １ ） 来实现 。接收工作 流 程 如 图 ３所 示 。
《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》范文
《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，嵌入式系统在各种应用领域中扮演着越来越重要的角色。
多通道数据采集系统作为嵌入式系统的一种应用，其设计的重要性日益凸显。
本文将探讨基于嵌入式的多通道数据采集系统的设计，包括其设计背景、目的、以及所面临的挑战和机遇。
二、设计背景与目的多通道数据采集系统广泛应用于工业控制、环境监测、医疗设备、航空航天等领域。
这些领域需要实时、准确地获取多个通道的数据，以便进行后续的分析和处理。
基于嵌入式的多通道数据采集系统设计的目的在于实现高效率、高精度的数据采集，满足不同应用领域的需求。
三、系统设计挑战在多通道数据采集系统的设计中，主要面临以下挑战：1. 数据传输速度：在实时数据采集过程中，需要保证数据的快速传输，以避免数据丢失或延迟。
2. 通道数量与采样率：需要根据应用需求确定合适的通道数量和采样率，以满足数据的准确性和实时性要求。
3. 硬件与软件的协调：嵌入式系统的硬件和软件需要紧密协调，以实现高效的数据采集和处理。
4. 功耗与性能的平衡：在保证系统性能的同时，还需要考虑功耗问题，以实现系统的低功耗、长续航的目标。
四、系统设计原理基于嵌入式的多通道数据采集系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计主要包括：1. 微处理器：选择合适的微处理器，以实现高效率的数据处理和传输。
2. 数据采集模块：包括多个通道的数据采集模块，用于实时获取各个通道的数据。
3. 通信接口：用于与上位机或其他设备进行通信，实现数据的传输和共享。
4. 电源管理模块：用于管理系统的电源，实现低功耗的目标。
软件设计主要包括：1. 操作系统：选择合适的嵌入式操作系统，以实现系统的稳定性和可靠性。
2. 数据采集程序：编写用于控制数据采集模块的程序，实现数据的实时获取和处理。
3. 通信协议：制定合适的通信协议，以实现与上位机或其他设备的通信。
4. 用户界面：设计友好的用户界面，以便用户进行操作和监控。
多路数据采集系统设计
多路数据采集系统设计多路数据采集系统是一种用于采集多个信号源数据的系统。
它通常由采集器、信号源、传输线路、收集器和处理器等组成。
在多路数据采集系统中，采集器是一个关键组件，它负责接收和处理来自多个信号源的数据。
采集器可以是硬件设备，也可以是软件程序。
硬件采集器通常具有多个输入端口，可以同时接收多个信号源的数据，并将其转换为数字信号。
而软件采集器则可以通过计算机的输入设备接收数据。
采集器还可以进行数据处理和存储，以确保数据的质量和实时性。
信号源是指传感器、仪器仪表或其他设备，它们产生或接收数据并将其传输到采集器。
信号源可以是各种类型的传感器，例如温度传感器、压力传感器、光传感器等。
传输线路是将信号源和采集器连接起来的通道，可以是有线连接或无线连接。
其中，有线连接通常使用数据线或网络电缆，而无线连接通常使用无线电或红外线进行信号传输。
收集器是一个用于接收和存储来自采集器的数据的设备。
它可以是计算机、数据存储设备或远程服务器等。
收集器通常具有大容量存储设备，以便可以保存大量的数据。
它还可以进行数据压缩和加密，以确保数据的安全性和可靠性。
处理器是对采集的数据进行处理和分析的设备。
处理器可以是计算机、嵌入式系统或专用的数据处理设备。
它负责对数据进行处理、转换和分析，以提取有用的信息。
处理器还可以根据用户的需求进行实时监测和报警，以及生成报表和图表等输出。
多路数据采集系统广泛应用于各个领域，例如工业自动化、环境监测、医疗健康等。
在工业自动化领域，多路数据采集系统可以用于监测生产设备的运行状态和产品质量，实现智能化控制和优化生产过程。
在环境监测领域，多路数据采集系统可以用于监测空气质量、水质和土壤等环境参数，以提供科学依据和决策支持。
在医疗健康领域，多路数据采集系统可以用于监测患者的生理参数，例如心率、血压和血糖等，以帮助医生进行诊断和治疗。
总之，多路数据采集系统是一种实时监测和数据处理的工具，它可以帮助我们获得准确的数据和有用的信息，以支持决策和优化。
《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》
《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，嵌入式系统在各种应用领域中扮演着越来越重要的角色。
特别是在多通道数据采集系统中，嵌入式技术的应用已成为数据采集与处理的核心。
本篇论文将重点讨论基于嵌入式的多通道数据采集系统的设计方法、设计原理及实现方式。
二、系统设计需求分析在多通道数据采集系统的设计中，首先需要明确系统的需求。
这包括确定数据采集的通道数量、数据类型、采样频率等参数。
此外，还需要考虑系统的实时性、稳定性、功耗等因素。
（一）通道数量与类型根据应用需求，系统需要支持多个通道的数据采集，包括但不限于温度、湿度、压力、电压等。
同时，考虑到实际应用场景的复杂性，应尽量使系统具有较高的可扩展性。
（二）采样频率与实时性为了满足实时性要求，系统需要具备较高的采样频率。
此外，系统还应能够实时处理和分析采集到的数据，以支持快速响应和实时控制。
（三）稳定性与功耗为了保证系统的长期稳定运行，应选用低功耗、高性能的嵌入式处理器和传感器。
同时，应优化系统的软硬件设计，以降低功耗并提高系统的可靠性。
三、系统设计原理及实现（一）硬件设计硬件设计是嵌入式多通道数据采集系统的核心部分。
主要包括处理器、传感器、数据采集模块、电源模块等。
其中，处理器应具备较高的处理能力和较低的功耗；传感器应具有高精度、低噪声等特点；数据采集模块负责将传感器输出的信号转换为数字信号；电源模块为整个系统提供稳定的电源。
（二）软件设计软件设计是系统实现功能的关键。
主要包括操作系统、驱动程序、应用程序等部分。
操作系统负责管理硬件资源和提供软件接口；驱动程序负责控制传感器和数据采集模块；应用程序则负责实现具体的数据处理和分析功能。
在软件设计中，应采用模块化设计思想，将系统划分为不同的功能模块，以便于后期维护和升级。
同时，为了提高系统的实时性和稳定性，应采用多线程技术和中断处理机制。
四、关键技术与挑战（一）多通道同步采样技术为了实现多通道数据的同步采样，需要采用特殊的技术手段。
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第２４卷第３期 ２００５年９月 中南民族大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ—Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉｔｉｏｎ） ＶｏＩ．２４ ＮＯ．３
Ｓｅｐ．２００５
基于ｎＲＦ ２ ４Ｅ １的多通道数据采集系统的设计 彭其圣 陈军波 彭建盛 （中南民族大学电子信息工程学院，武汉４３００７４）
摘要设计了以系统芯片ｎＲＦ２４Ｅ１为核心的多通道数据采集系统，对该系统的软硬件结构进行了详细的描述． 该系统能提取强噪声背景下的弱电信号，并以短距离无线通信的方式传送数据，具有使用方便、操作简单、可移动 等特点． 关键词数据采集；无线传输；片上系统 中图分类号ＴＰ３３６ 文献标识码Ａ文章编号 １６７２—４３２１（２００５）０３—００５４—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ—Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｅｎｇ Ｑｉｓｈｅｎｇ Ｃｈｅｎ Ｊｕｎｂｏ Ｐｅｎｇ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍ—ｏｎ—ｃｈｉｐ ｎＲＦ２４Ｅ １。ａｎｄ ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ ｅｘｐａｔｒｉａｔｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｔ ｃａｎ ｄｅｔｅｃｔ ｗｅａｋ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｈａｔ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｎｏｉｓｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｄａｔａ ｂｙ ｓｈｏｒｔ—ｒａｎｇｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ—ｃｈｉｐ Ｐｅｎｇ Ｑｉｓｈｅｎｇ Ａｓｓｏｃ Ｐｒｏｆ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳＣＵＦＮ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４．Ｃｈｉｎａ
数据采集系统的首要任务是采集工业或实验现 场的各种参数，然后将数据送入计算机进行进一步 的处理．采集系统与计算机之间的通信接口以前一 般采用基于ＲＳ２３２串行总线或ＰＣＩ总线．ＲＳ２３２串 行总线虽然连接简单，但速度较慢；ＰＣＩ总线支持即 插即用功能，但存在插拔烦琐的缺陷以及受计算机 ＰＣＩ扩展槽数目的限制，不适合用于便携式仪器中． ＵＳＢ具有传输速度高、支持即插即用和易于扩展的 优点，使其成为分析仪器与ＰＣ机通信接口的理想选 择．但是基于ＵＳＢ接口的数据通信依然是一种有线 接入的方式，在需要移动式数据采集的场合下会给 操作和使用带来不便【１］．随着短距离无线通信技术 的发展以及无线通信在可靠性、可操作性方面的优 势，在数据采集系统中以无线接入代替有线接入已 成为一种发展趋势【２Ｊ． 为此，我们采用集无线收发、多路Ａ／Ｄ变换、５１ 内核微控制器等于一体的系统级芯片ｎＲＦ２４Ｅ１完 成数据采集系统的设计【３］．该系统能采集多通道信 号并以１Ｍｂ／ｓ的传输速度无线地传送给上位机．
１ 无线数据采集系统的硬件设计 采用Ｎｏｒｄｉｃ ＶＩ ＳＩ公司新推出的片上系统芯片 ｎＲＦ２４Ｅ１为核心的多通道数据采集系统主要包括３ 个部分：信号提取与调理、信号的Ａ／Ｄ变换和数据 的无线传输，其硬件的结构框图如图１所示．
Ｐｃ机）Ｊ Ｌ—Ｊ
图１ 无线传输的多通道数据采集系统框图 将由传感器提取的弱电信号经过输入保护电路
作电压限幅后，通过滤波、前置放大、光电隔离和后
收稿日期 ２００４—０３—０５ 作者简介彭其圣（１ ９６７一），男，副教授，研究方向；电路与系统设计，计算机应用，Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｓｐｅｎｇ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ
维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 彭其圣，等：基于ｎＲＦ２４Ｅ１的多通道数据采集系统的设计 级放大等调理过程后，送ｎＲＦ２４Ｅ１的片内Ａ／Ｄ进行 采样；根据需要对信号做简单的数字处理后，通过片 内集成的２．４ＧＨｚ收发器传送信号．在上位机ＰＣ端 采用Ｎｏｒｄｉｃ ＶＩ ＳＩ公司的２．４ＧＨｚ无线收发芯片 ｎＲＦ２４０１、微控制器ＡＴ８９Ｃ５１和ＵＳＢ接口芯片 ＰＤＩＵＳＢＤ１２开发的无线ＵＳＢ接口接收数据． １．１ 片上系统ｎＲＦ２４Ｅ１的特点 ｎＲＦ２４Ｅ１是Ｎｏｒｄｉｃ公司推出的一款嵌入了高 性能单片机内核、Ａ／Ｄ转换器和集收发于一体的系 统芯片．ｎＲＦ２４Ｅ１内部集成２．４ＧＨｚ无线内核 ｎＲＦ２４０１，工作于全球开放的２．４Ｇ ＩＳＭ频段，１２５ 个频道，可满足多频及调频需要．其内部还有电压调 整器（工作电压１．９～３．６Ｖ）和ＶＤＤ电压监视，通道 开关时间小于２００／￣ｓ，数据速率１Ｍｂ／ｓ，不需要外接 ＳＡＷ滤波器．与蓝牙相比，ｎＲＦ２４Ｅ１没有复杂的通 信协议，完全对用户开放，同种产品之间可以自由 通信． ｎＲＦ２４Ｅ１片内还嵌入增强型８０５１微控制器内 核，９路采样速率为１００ｋＨｚ的１０位ＡＤＣ，内置电压 基准、电源检测；可配置ＰＷＭ输出，ＵＡＲＴ异步串 行通信接口，ＳＰＩ同步通信串口；内置ＣＲＣ校验和 多点通信控制，适合点对多点通信． １．２ ＡＤＣ采样系统 ｎＲＦ２４Ｅ１的ＡＤＣ采样子系统部分由１２位模数 转换器、模拟多路开关、参考基准电压和控制逻辑等 单元组成，ＡＤＣ转换器可分别配置为６位、８位、１０ 位或１２位精度，ＡＤＣ采样系统由片内微控制器的４ 个特殊功能寄存器控制．寄存器ＡＤＣＣＯＮ用于控制 ＡＤＣ转换的启停以及参考电压和转换通道的选择； 寄存器ＡＤＣＳＴＡＴＩＣ用于选择ＡＤＣ转换的精度以 及转换的分频时钟；寄存器ＡＤＣＤＡＴＡＨ和 ＡＤＣＤＡＴＡＩ 分别用于存放ＡＤＣ转换的结果．ＡＤＣ 转换器的９个输入可通过软件进行选择．通道０～７ 可以把对应引脚ＡＩＮ０～ＡＩＮ７上的电压值转换为 数字值，通道８用于对ｎＲＦ２４Ｅ１工作电压进行监控． １．３信号调理电路的设计 通过电极传感器提取淹没在强噪声背景下的弱 信号时，会呈现出不稳定的内阻源性质．源阻抗的不 稳定将导致放大器电压增益的波动，从而造成测量 的误差．为了克服源阻抗给系统测量带来的误差，在 前置级放大电路中必须使用高输入阻抗、高共模抑 制比以及低噪声特性的放大器 ． 为此，在前置级放大电路中，本系统选用了精密 仪表放大器ＩＮＡ１２８，它的特点是高共模抑制比 （１０６ｄＢ，Ｇ一１０），高输入阻抗（１０７ｋＱ），低噪声，其 静态电流只有７００／￣Ａ，功耗较低，非常适合于电池供 电系统．ＩＮＡ１２８通过外部电阻来调节增益，增益公 式为：Ｇ一１十５Ｏ（ｋｎ）／Ｒ“． 由于极化电压的影响，第一级放大电路的增益 不能过高，取前置放大倍数为１１，此时外部电阻尺 取近似值５ｋｆ１．二级放大由Ｉ Ｍ３２４构成，增益取为 １０．前置放大电路如图２所示．
图２前置放大电路 ２无线数传模块的设计
ｎＲＦ２４Ｅ１可以在２．４ＧＨｚ ＩＳＭ频段实现无线 通信，片内收发器包含１个完全集成的分频器、放大 器、调节器和２个收发单元，其无线收发系统与单片 射频收发器ｎＲＦ２４０１具有相同的功能，该功能由外 部并行接口或ＳＰＩ接口启动．收发器的运行由射频 寄存器ＲＡＤＩＯ和特殊功能寄存器ＳＰＩ ＣＴＲＩ 控
制，８位射频寄存器ＲＡＤＩＯ对应于ｎＲＦ２４０１的不同 的引脚，用于收发模式的确定，ＳＰＩ ＣＴＲＩ 用于ＳＰＩ 接口的使能和收发单元的选择．当ｎＲＦ２４Ｅ１为接收 读模式时，读ＲＡＤＩＯ寄存器（表１状态），可以获取 对应收发单元的射频信息；当ｎＲＦ２４Ｅ１为传输模式 时，写ＲＡＤＩＯ寄存器（表２状态），将待传送的数据 由对应的收发单元发送出去．ＳＰＩ ＣＴＲＩ 一１０，ＳＰＩ 接口连接到收发单元１；ＳＰＩ ＣＴＲＩ 一ｌ１，ＳＰＩ接口 连接到收发单元２．
维普资讯 http://www.cqvip.com ５６ 中南民族大学学报（自然科学版） 表１读射频寄存器ＲＡＤＩＯ 第２４卷
在激活状态下，ｎＲＦ２４Ｅ１有ＳｈｏｃｋＢｒｕｓｔ 和 Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｅ ２种工作模式．对射频寄存器ＲＡＤ１０ 编程，使其ＤＲ１（通道１接收数据准备）、ＣＩ Ｋ１（通道 １接收数据时钟）、ＤＡＴＡ（接收数据）引脚，构成三 线通信接口，工作于ＳｈｏｃｋＢｒｕｓｔ 模式． ｎＲＦ２４Ｅ１射频模块所需的高频元件包括电感、 振荡器等全部集成在芯片内部，仅需极少的外围电 路就可完成收发系统硬件的设计，而发射功率、工作 频率等所有的工作参数全部通过软件设置完成． ｎＲＦ２４Ｅ１连接单端５０Ｑ天线的射频电路和存储器 扩展的原理图如图３所示．
图３射频电路和存储器扩展原理图 ３ 系统软件的设计
该系统软件主要完成以ｎＲＦ２４Ｅ１为核心的多 通道弱信号的采集和无线传输．采用模块化程序设 计方法，将系统软件的设计主要分为初始化模块、 ＡＤＣ采样与数据存储模块和数据的无线发送模块． 初始化模块主要完成ｎＲＦ２４Ｅ１端口配置、设置定时 器／计数器的初值、以及中断优先权寄存器等的设 定．ＡＤＣ采样采用巡回检测的方法，依次对不同通
道进行巡回采样，并将采样结果保存在存储器中，当 规定的存储区满后，将数据通过片内的无线收发器 发送出去．ＡＤＣ采样的工作流程如图４所示． 当ｎＲＦ２４Ｅ１工作在ＳｈｏｃｋＢｒｕｓｔ 。Ｍ模式时，置ＣＥ （ＲＡＤＩＯ．６）为高，经２００￣ｓ后ｎＲＦ２４Ｅ１处于通信监 测状态．ｎＲＦ２４Ｅ１自动将待发送数据的地址和数据打 包，并计算数据包的ＣＲＣ校验码；置ＣＥ为低， ｎＲＦ２４Ｅ１在数据包前加载同步码（ｐｒｅａｍｂｌｅ）并发送 数据包．控制ｎＲＦ２４０１接收数据的流程如图５所示．
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