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基于nRF905模块和C8051F单片机的无线收发系统设计

作者:时间:2010-03-11来源:网络收藏
前言

在闭环钻井中,要求实时地把井下的信息传递到地面,以实施人工监控。通常情况下该任务由MWD中泥浆压力脉冲发生器来完成。当使用井下动力钻具组合时,近钻头传感器和MWD被动力钻具隔开。传感器无法用线缆与MWD连接,因此要把传感器的信息传送给MWD只能通过通信的方法。

本文了由0606射频器组成的一种数据传输的方案。该由发射和接收组成,发射主要将要发送的数据经处理后,通过发送出去;在接收中,则将数据正确接收后通过上位机界面显示出来,从而实现短距离井下的无线通信。

无线系统硬件

nRF905模块简介

nRF905是Nordic VLSI公司推出的单片射频器,工作电压为1.9 V~3.6 V,工作于433MHz、868MHz、915MHz 3个ISM频段,频道转换时间小于650μs,最大数据速率为100 kbit/s。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和GFSK调制器组成。

nRF905 模块的高频头用户接口电路管脚图如图1所示。



图1 nRF905模块的高频头用户接口电路管脚

nRF905模块具有两种工作模式和两种节电模式。工作模式包括:ShockBurst 接收模式和ShockBurst 发射模式;节电模式包括:掉电与 SPI 编程模式、待机与SPI编程模式。

系统硬件

本无线收发电路主要由060和无线射频芯片nRF905组成。系统方框图如图2所示。


图2 无线收发电路系统组成框图

350是Silabs公司的一款精确混合信号单片机,片内有8通道16bit的S-D型ADC、128倍PGA、电流型DAC以及VREF等模拟外设,可以方便地与温度压力等传感器直接连接。使用电流型DAC对传感器进行激励,传感器的输出信号经片内128倍PGA放大后进行A/D转换,无需额外的信号调理电路。片内8K FLASH,可在线编程和改写,传感器的标定参数可以在FLASH中存储,节省片外存储器。图3为系统硬件电路图。


图3 nRF905与MCU的电路原理图

软件设计

本系统中的无线数据传输主要由无线数据收发器nRF905、C8051F单片机和显示部分组成。nRF905收发器与单片机之间通过SPI口进行通信。因此,软件设计过程中的重点是nRF905数据的发送和接收过程。

nRF905的数据发送过程

发送数据时的工作流程如图4所示。当MCU有遥控数据节点时,接收点的地址 (TX- address) 和有效数据 (Tx- payload) 将通过SPI接口传送给nRF905。设计时应使用协议或MCU来设置接口速度。可用MCU设置TRX-CE,并使TX- EN为高电平来激活nRF905的ShockBurst传输。通过nRF905的ShockBurst可使无线系统自动上电,并完成数据包 (应加前导码和CRC校验码) 的数据码发送。

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