天津理工大学2015届本科毕业设计说明书
3.4 无线收发模块
3.4.1 NRF24L01简介及引脚说明
本芯片为NORDIC公司最新开发的一种无线通讯芯片，依据FSK调制功能，内部带有NORDIC公司自身的Enhanced Short Burst协议。这种芯片能够达成一对一或者多个对应一个的无线信号的发射和接受，并且速度很快，接近2M的传输速度。使用该芯片就需给单片机预先流出5个I/O口和一个中断口，就能够达成无线通讯的目的。这类芯片适用于为单片机系统创建具有无线通讯特点的装置。
NRF24L01芯片有8个操作指令编程简单操作方便，两个NRF保持通讯，必须实现几个要求。第一是有同种频道，第二是有同种地址，第三是发射的字节数要和接受到的字节数一致（n不超过32）。
NRF24L01芯片的SPI接口指令可由表3.4所表达：
表 3.4 SPI指令操作
指令名称 R_REGISTER W_REGISTER 指令格式 000AAAAA 001AAAAA 址 操作 读配置寄存器，AAAAA指出读操作的寄存器地写配置寄存器，AAAAA指出写操作的寄存器地址，只能在掉电模式或者待机模式下操作。 读RX有效数据：1-32字节。读操作全部从字节0开始，当读RX有效数据完成后，FIFO寄存器中有效数据被清除。应用于接收模式下。 R_RX_PAYLOAD 01100001 W_RX_PAYLOAD 10100000 FLUSH_TX FLUSH_RX REUSE_TX_PL NOP
11100001 11100010 11100011 11111111 写TX有效数据：1-32字节。写操作从字节0开始，应用于发射模式下。 清除TX FIFO寄存器，应用于发射模式下。 清除RX FIFO寄存器，应用于接收模式下。 应用于发射端重新使用上一包发射的有效数据。 空操作，可用来读状态寄存器。 NRF24L01产品的优点：低功耗无线发射模式、同时双向无线接受、无需外置SAW滤波器、收发与接受地址数据校验，可恢复数据等。它的工作电压是3.3V，功率消耗小，价格便宜，使用方便。
NRF24L01模块实物图可由图3.9所展示：
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图3.9 NRF24L01实物图
根据NRF24L01的PCB板简化其引脚原理图为图3.10所示：
图3.10 NRF24L01引脚图
NRF24L01引脚说明如表3.5所展示：
表3.5 NRF引脚说明 引脚号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8
GND VCC CE CSN SCK MOSI MISO IRQ 引脚功能 电源负极，接地 电源正极（3.3V） RX或TX选择模式 SPI片选信号 SPI时钟 从SPI数据输入端 从SPI数据输出端 可屏蔽中断脚 3.4.2 NRF24L01工作模式
NRF24L01无线通讯模式通过设置寄存器有四种工作方式。它们可以说是发射、接收、空闲和关机这四种工作方式。
工作方式是有CE和内部寄存器共同控制，可由表3.6可知：
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表3.6 设计寄存器工作方式
模式 发射模式 接收模式 空闲模式
CE PWR 1 1 1-0 1 1 1 1 1 1 0 PRIM 1 0 1 0 - - 寄存器状态 数据在寄存器中 数据没法送完一直保持发送模式 - 寄存器为空 没有数据在传送 - 0 掉电模式 - 3.4.3 接口电路
NRF24L01与单片机引脚连线图可有图3.11可知：
图3.11 NRF与单片机连接图
3.5原理图设计和PCB设计
把电子设计方案表现出来的最好方法就是绘制清晰、简洁、正确的电路原理图。根据设计的需求选择合理的元件，并且把所选用的元件和相互之间的关系表达出来，这个就是设计电路原理图的过程。
对原理图的操作是绘制电路图的前期工作，其中包括创建原理图文件、原理图编辑环境、原理图设计、原理图管理，元件库的操作等。完成这些操作才能方便地制作原理图。
制作原理图时应该注意：应该保证电路图的电器连接正确，信号流向清晰；其次应该使元器件的整体布局合理、美观，简洁。
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3.14所表示：
制作原理图的过程可由图3.12所表示：
图 3.12 原理图制作过程
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根据上述原理再结合实际情况，设计了单片机支持自动报站的电路原理图，可有图3.13所表示：
图3.13报站原理图
决定性作用的环节。我们采用Altium Designer设计软件，其制作PCB板的具体流程可由图
印制PCB板是从设计原理图实现产品形成的必要过程。所以PCB板制作是生产制作中起
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图 3.14 PCB板设计流程
其各项的作用如下：
（1） 创建文件为广大使用者能够调用电路板服务器提供了平台。 （2） 元器件制作用于创建封装库中为包含的元器件。
（3） 电路板尺寸大小可以用国画电路板来判断，界定电路板为单层板还是双层板，还
有其他多层板。
（4） 参数设置为PCB制作时十分重要的环节，可以用来设置布线工作层、地址宽度、
电源线，信号线线宽等。
（5） 装入元器库用于在电路板中放入相符的元器件；而装入网络表用于完成原理图与
PCB电路的对应连接。
（6） 当网络表载进PCB文件后，全部元件都要集中于一点，重叠于同一位置，接下来
的操作应将以上元件分离，有秩序地摆放在合理位置，称为元件布局。元件布局分为自动和手动布局，大量的单片机开发者以手工的方式，使布局更符合设计需求。
（7） PCB布线也分为自动和手动布线两种，其中前者运用的原理是无网络、形状的对
角线技术，若对相关参数进行调整，元器件布局符合要求，此项技术几乎不会有失败的现象产生。一般情况下，在上述技术完成后，读者常运用自动布线功能来调节不符合要求的方面，来达到让电路走线更加合理的目的。
（8） 敷铜：大多数情况下把大规模的地或者是电源敷铜，从而达到消除效果；对布线
相对少的电路板层敷铜来说，能够使电镀效果不被破坏。
综合上述所表达，绘制出了公共汽车语音提示自动报站系统设计的PCB板图，可由图3.15所表示：
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