Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch thu phát RF băng tần ISM sử dụng NRF24l01+
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ … … ĐỒ ÁN 2 Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH THU PHÁT RF BĂNG TẦN ISM GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG Tp. HCM 2 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm sinh viên (NGÔ QUANG TRUNG – PHẠM HỒNG HẬU) thực hiện đồ án 2 khóa 2010 gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy NGUYỄN THẾ HOÀNG vì những góp ý xác đáng và việc chỉnh sửa thực tiễn cùng với những thấu hiểu thực sự những nội dung liên quan đến đồ án. Nhóm em cũng xin cảm ơn các thầy cô ở khoa Điện tử với những chỉ dẫn tận tình cho đồ án “Thiết kê mạch thu phát RF băng tần ISM sử dụng NRF24l01+” Nhóm em đồng thời thể hiện sự biết ơn đối với những giảng viên và các bạn cùng đề tài góp ý xây dựng đề tài được hoàn thiện hơn. Sự giúp đỡ không kém phần quan trọng trong công việc tìm kiếm kiến thức về đồ án RF. Nhóm em cũng xin cảm ơn các thành viên trên các diễn đàn mạng với những lời bình luận đóng góp ý kiến của họ giúp cho mạch càng thêm hoàn chỉnh. Và cuối cùng, nhóm em cũng xin gửi lời cảm ơn tới hãng NorDic, công ty Thiên Minh đã cung cấp Chip NRF24l01+ và những linh kiện điện tử chuyên dụng để nhóm em có đầy đủ điều kiện để thực hiện đồ án tốt nghiệp: “Thiết kê mạch thu phát RF băng tần ISM sử dụng NRF24L01+”. Nhóm em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 13 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ATmega8L 14 2.8 CÁC CỔNG XUẤT NHẬP 21 2.8.1 Port B 22 2.8.2 Port C 22 2.8.3 Port D 23 2.9 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE – SPI 23 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NRF24L01+ 25 3.1 GIỚI THIỆU NRF24L01+ 25 3.5 KÊNH TẦN SỐ RF 29 3.6 ĐIỀU KHIỂN PA 30 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 31 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 32 5.1. THIẾT KẾ PHẦN NGUỒN 5V VÀ 3,6V 32 5.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG AVR ATMEGA8L 38 5.3. MẠCH HIỂN THỊ LCD ( LIQUID CRYSTAL DISPLAY) 40 5.4 PHẦN CỨNG MODULE NRF24L01+ 42 CHƯƠNG 6: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 45 CHƯƠNG 7: CHƯƠNG TRÌNH 46 CODE PHÁT RF 46 CODE THU RF 51 CHƯƠNG 8: TỔNG KẾT 54 ƯU ĐIỂM: 54 NHƯỢC ĐIỂM: 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 6 GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG PHỤ LỤC 55 7 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement ACS Adjacent Channel Selectivity AGC Automatic Gain Control ART Auto Re-Transmit CD Carrier Detect CE Chip Enable CLK Clock CRC Cyclic Redundancy Check CSN Chip Select Not ESB Enhanced Shockburst GFSK Gaussian Frequency Shift Keyling IM Intermodulation IRQ Interrupt Request ISM Industrial-Scientific-Medical LNA Low Noise Amplifier LSB Least Significant Bit LSByte Least Significant Byte Mbps Megabit Per Second MCU Microcontroller Unit MISO Master Inslave Out MOSI Master Out Salve In MSB Most Significant Byte PCB Printed Circuit Board PID Packet Indentity Bits PLD Payload PRX Primary RX 8 GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG PTX Primary TX PWR_DWN Power Down PWR_UP Power Up RoHS Restriction Of Use Of Certain Hazardous Substances RPD Received Power Detector RX Receive RX_DR Received Power Detector RX Received RX_DR Received Data Ready SPI Serial Peripheral Interface TX Transmit TX_DS Transmit Data Sent 9 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1 Các nguồn clock…………………………………………………………………………17 Bảng 3.4.1 Chức năng các chân NRF24L01+ ……………………………………………….28 Bảng 3.4.1.6 Các chế độ hoạt động chính của NRF24l01+………………………………….… 30 Bảng 3.6 Thiết lập công suất ngõ ra………………………………………………………….….31 Bảng 5.3 Chức năng các chân của LCD……………………………………………………… 42 Bảng 5.4 Thông số các linh kiện…………………………………………………………… ….45 10 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG [...]... những ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử là kĩ thu t thu phát RF Nó góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa hay những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để vận hành điều khiển Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, chúng em đã thiết kế và thi công mạch thu phát RF sử dụng tần ISM dùng nRF24L01+ Mạch được thiết kế với khả năng thu phát sóng RF băng tần 2.4Ghz... sử dụng SPI ta qua các bước sau: Cấu hình bộ SPI, chế độ master Cho phép bộ SPI hoạt động Truyền, nhận dữ liệu 24 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NRF24L01+ 3.1 GIỚI THIỆU NRF24L01+ Hình3.1 Hình ảnh về NRF24L01+ Chíp NRF24L01+ là một đơn chíp truyền phát tần số 2.4Ghz với thiết kế cho các ứng dụng không dây sử dụng công suất cực thấp NRF24l01+ được thiết kế để hoạt động trong dải tần ISM. .. mega8L TX _RF RX Phần mạch thu TX _RF TX RX _RF NGUỒN 3.3V NGUỒN 5V Hình 4 Sơ đồ khối hệ thống hoạt động của bộ thu phát RF GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG 31 LCD CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 5.1 THIẾT KẾ PHẦN NGUỒN 5V VÀ 3,6V Chức năng của nguồn 3.6V: Thiết kế nguồn 3.6V nhằm cung cấp mức điện áp cho NRF24L01+ hoạt động Chức năng của nguồn 5V: nhằm cung cấp mứcđiện áp 5V cho AVR và LCD hoạt động Với mạch phát cần... chính của NRF24l01+ 3.5 KÊNH TẦN SỐ RF 29 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG 3.6 ĐIỀU KHIỂN PA Điều khiển PA( Power Amplifier) để thiết lập công suất ngõ ra từ bộ khuếch đại công suất của NRF24L01+ Chương trình trong chế độ điều khiển PA có bốn bước thể hiện trong bảng 3.6 Bảng 3.6 Thiết lập công suất ngõ ra 30 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG Anten RF MODULE NRF24L01+ An ten RF Phần mach phát. .. Layout mạch nguồn 5V và 3.3V dùng ASM1117 ……………………… 38 Hình 5.1.6 Mạch in………………………………………………………… 39 Hình 5.2.1 Phần cứng vi điều khiển ATmega8L………………………………… 40 Hình 5.2.2 Sơ đồ layout mạch thu phát RF …………………….……………….40 Hình 5.3 Sơ đồ mạch LCD ………………………………….…………… 42 Hình 5.4.1 Sơ đồ mạch Module NRF24L01+ …………………………….… 44 GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG 11 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kĩ thu t... ISM từ 2.400 – 2.4835 Ghz 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI KIẾN TRÚC CHIP NRF24L01+ GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG Hình 3.2 Block diagram 25 3.3 SƠ ĐỒ CHÂN NRF24L01+ Hình 3 Các chân của NRF24l01+ Mô tả đặc tính các chân của NRF24L01+ Bảng 3.4.1 Chức năng các chân NRF24L01+ 26 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG 3.4 ĐIỀU KHIỂN VÔ TUYẾN 3.4.1 Chế độ hoạt động Chúng ta có thể cấu hình cho NRF24l01+ ở chế độ Power down, Standby, RX mode, TX mode... độ này NRF24L01+ không thể sử dụng dòng tiêu thụ nhỏ nhất Tất cả các giá trị thanh ghi ở trạng thái nghỉ và SPI giữ ở trạng thái tích cực Hình 3.5.1.2 Hoạt động định thời của NRF24l01+ 3.4.1.3 Chế độ nghỉ 28 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG Bao gồm chế độ nghỉ I và chế độ nghỉ II (Xem bảng 3.5.1.2) 3.4.1.4 Chế độ RX Chế độ RX là chế độ tích cực, lúc này NRF24l01+ được sủ dụng như là một thiết bị nhận Để kết thúc... nên chúng em sử dụng mạch ổn áp 5v dùng LM7805 kết hợp với mạch ổn áp 3.3v có khả năng điều chỉnh mức điện áp dùng IC LM2576 ADJ Hình 5.1.1 Sơ đồ nguyên lý nguồn 5v GVHD: NGUYỄN THẾ HOÀNG 32 Hình 5.1.2 Sơ đồ nguyên lý nguồn 3.3V 33 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG Hình 5.1.3 Sơ đồ layout nguồn 5v & 3.3v 34 GVHD: NGUYỄN THÊ HOÀNG Hình 5.1.4 Mach in Với mạch thu chúng em sử dụng nguồn 5V và 3.3V sử dụng IC ASM... những ưu điểm là truyền ở khoảng cách xa, đa hướng ,tần số hoạt động cao Hiện nay truyên dữ liệu số được ứng dụng rất rộng rãi,nhất là trong lĩnh vực điều khiển,thông tin số Nhiệu vi mạch hỗ trợ xử lý tín hiệu không dây được sử dụng PT2248, PT2249, NRF24L01, HT640….Vậy vấn đề đặt ra các vi mạch này truyền dữ liệu chỉ dàng cho một mục đích riêng là điệu khiển thiết bị, thông tin được truyền đi đã được mã... Control Register – SPCR……………………………………… 25 Hình 2.9.2 SPI Status Register………………………………………….……….25 Hình3.1 Hình ảnh về NRF24L01+ ………………………… .26 Hình 3.2 Block diagram ……………………………………… …………….…26 Hình 3.3 Các chân của NRF24l01+ ……………………………………… 27 Hình 4 Sơ đồ khối hệ thống hoạt động của bộ thu phát RF ………… .32 Hình5.1.1 Sơ đồ nguyên lý nguồn 5v…………………………………………… 33 Hình 5.1.2 Sơ đồ nguyên lý nguồn 3.3V………………………………………….34 . cung cấp Chip NRF24l01+ và những linh kiện điện tử chuyên dụng để nhóm em có đầy đủ điều kiện để thực hiện đồ án tốt nghiệp: Thiết kê mạch thu phát RF băng tần ISM sử dụng NRF24L01+ . Nhóm. những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để vận hành điều khiển. Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, chúng em đã thiết kế và thi công mạch thu phát RF sử dụng tần ISM dùng nRF24L01+. Mạch. PERIPHERAL INTERFACE – SPI 23 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NRF24L01+ 25 3.1 GIỚI THIỆU NRF24L01+ 25 3.5 KÊNH TẦN SỐ RF 29 3.6 ĐIỀU KHIỂN PA 30 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 31 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN