沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文）
当单片机进入空闲模式时，除了CPU处于休眠期状态外，其余硬件全部处于活动状态，芯片中程序未涉及的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据在空闲模式期间都保持原值。假若定时器正在运行，那么计数器存储器中的值还会增加。单片机在空闲模式下可由nRF2401发送或者接收数据来唤醒。让单片机进入空闲模式是为了减少功耗。
当单片机进入掉电模式时，外部晶振停震，CPU、定时器、串行口全部停止工作，只有外部中断继续进行工作。使单片机进入掉电模式的指令将成为休眠前单片机执行的最后一条指令。进入掉电模式后，芯片中程序未涉及的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据将保持原值。可以用外部中断低电平触发，或下降沿触发中断，或硬件复位模式唤醒单片机。需要注意的是，使用中断唤醒单片机时，程序从原停止处继续运行；当使用硬件复位唤醒单片机时，程序将从头开始执行。如果单片机进入掉电模式以后重新上电nRF2401将重新工作，不会记录原来发送的数据。
3.1.2单片机的“看门狗”
在单片机构成的系统中，由于单片机的工作有可能受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，从而陷入死循环，程序的正常运行被打断，单片机控制的系统便无法继续工作，这样会造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称“看门狗”。
加入看门狗电路的目的是使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作过程如下：单片机程序控制看门狗。使它定时地往看门狗芯片中送入高电平（或低电平），这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞而陷入某一程序段进入死循环时，给看门狗送电平的程序便不会被执行，这时，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便对它与单片机复位引脚送一个复位信号，使单片机复位，从而使单片机从程序存储器的起始位子重新开始执行程序，这样便实现了单片机的自动复位。
在STC89C51系列单片机中，内置了看门狗功能，这样就不用单独完成看门狗，通过相对应的特殊功能寄存器的设置就可以实现看门狗的应用。
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3.1.3内部扩展RAM
RAM是在程序运行中存放随机变量的数据空间，51单片机默认的内部RAM只有128B。对于编程者来说，一个芯片的RAM空间越大，写起程序来就容易得心应手，不用考虑因为RAM不够而不敢过多的对变量进行定义。
一旦程序中的总变量超过了128B，必须对所有变量进行初始化，否则没有被初始化的变量默认值将不会确定。当变量总和超过128B时，还必须要在编译器中重新设定存储器的存储模式。
存储器模式有三种，分别是small、compact和large模式。他决定了没有明确指定存储类型的变量。如果在某些函数中需要使用非默认的存储模式，也可以使用关键字直接说明。
small模式中，所有默认变量均装入单片机内部128B的RAM中，当定义类似“uchar a；”“float b；”等变量时，这些变量都装入内部128B的RAM中；compact模式中，所有默认变量均位于单片机内部的256B的RAM中，和在small模式中使用关键字pdata来定义变量的效果相同；在large模式中，所有默认变量可放在多达64KB的RAM区，包括内部RAM和外部RAM，这和使用关键字xdata来定义变量的效果相同。
3.1.4内部EEPROM的应用
STC89C51，STC89C52内部都自带有2KB的EEPROM，STC单片机是利用IAP技术实现的EEPROM，内部Flash擦写次数可达100000次以上。
IAP就是片子提供一系列的机制，当片子在运行程序时可以提供一种改变Flash数据的方法。也就是说，程序自己往程序存储器里写数据或修改程序。
3.2 电源电路部分
由于单片机最小系统需要5v电压供电，nRF2401芯片需要3.3v电压供电。所以，我在设计电源的时候，设计了5v和3.3v两种电源。电源是通过4节干电池通过AMS1117-5和AMS1117-3.3两种稳压芯片得到的。
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AMS1117是一款正电压输出低压差的三段线性稳压电路的芯片，在输出1A电流时，输入输出的电压差典型值为1.8v。
AMS1117是一个低漏失电压调整器，它的稳压调整管是由一个PNP驱动的NPN管组成的,漏失电压定义为：VDROP=VBE+VSAT。
AMS1117有固定和可调两个版本可用，输出电压可以是：1.8v，3.3v 和5.0v。片内过热切断电路提供了过载和过热保护，以防环境温度造成过高的结温，其中过流保护和过热保护模块，能够在应用电路的环境温度大于120℃以上或负载电流大900mA 时，保证芯片和系统的安全。。
为了确保AMS1117 的稳定性，输出需要连接一个至少22μF 的钽电容。通常，线性调整器的稳定性随着输出电流增加而降低，电源电路如图3.2所示。
图 3.2 电源模块电路图
3.3 nRF2401无线通信模块部分
nRF2401是挪威Nordic公司推出的单片无线收发一体芯片，工作在2.4GHz,ISM频
段，具有接收灵敏度高、外围电路少、发射功率低、传输速率高和功耗低等特点，可
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以实现点对点、点对多点的通信。
3.3.1 模块介绍
nRF2401是有126频道，满足多点通信和跳频通信需要；内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制；低功耗1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态为22uA；掉电模式下为900nA；内置2.4GHz天线，体积小巧15mm X29mm；模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便；内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果；2.54mm间距接口，DIP封装；工作于Enhanced Shock Burst具有Automatic packet handling, Auto packet transaction handling,具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率；与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要，模块结构如图3.3所示。
图 3.3 nRF2401模块的结构示意图
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3.3.2 PCB板设计及去耦
一个好的PCB布线对射频性能有很大影响。一个差的PCB板设计可能导致丢包甚至可能不能实现其应有的功能。
在设计nRF2401的时候，要避免使用长的电源走线，所有元器件的地VDD及VDD与去耦电容应尽可能的靠近nRF2401芯片。直流供电电源应尽可能靠近芯片的VDD引脚。最好用一个大电容（比如:4.7uF钽电容）并联一个小电容。如果在PCB板的顶层有铺铜的“地”网，VSS应直接与铺铜面连接。如果在PCB板的底层有铺铜的“地”网，则应该在离VSS脚尽可能近的地方放置过孔连接。每个VSS最少应有一个过孔。所有数字信号线和控制信号线都不能离晶振和电源线太近，nRF2401原理图如图3.4所示。
图 3.4 nRF2401原理图
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