基于单片机的无线病房呼叫器的研制【文献综述】.doc

1、1毕业论文文献综述信息与计算科学24G无线传输技术一、无线技术的发展社会的不断发展，无线的优点已经逐步显现。如无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制；无线通信可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便；无线通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的；而有线通信则有地理的限制、较长的响应时间。无线通信在可靠性、可用性和抗毁性等方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更能体现其优越性1。随着无线技术的成熟，工业、医疗等行业也开始越来越多地使用24G通信。24G无线技术的频段处于2400MHZ2525MHZ之间，主要应用与科学、医药、农业等。该频段是

2、国际规定的免费频段，无需任何费用，这就为24G无线技术的可发展性提供了有利的条件。24G无线技术不同于之前的27MHZ无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27MHZ有着绝对的优势2。这个优势决定了它的超强抗干扰性以及最大可达10米的传输距离。此外24G无线技术还拥有理论上2M的数据传输速率，比蓝牙的1M理论传输速率提高了一倍。这就为以后的应用层提高了可靠的保障。各种无线传输技术对比如表1所示。表1各种无线传输的对比红外红外的特点是有效接收距离短，且无法支持多方位传输；电力消耗大，抗干扰能力差。27MHZ射频接收距离短，传输速率较低，抗干扰能力一般，只能进行单向信号传递，容

3、易出现信号中断和无线频段互相干扰的现象。调频传输距离较长，可全方位接收信号，抗干扰能力较高，仅支持单向信号传递。蓝牙在传输距离、速度等方面具有绝对优势，但在微处理器和协议使用许可方面的高要求，使得产品价格一直居高不下，对国内大部分消费者来说还是难以承受的。24G传输速率可媲美蓝牙，功耗却大大降低；采用完全开放式的网络协议，在价格上具有绝对优势；传输距离可达10米，虽然小于蓝牙，但是足够日常的音乐欣赏了。二、NRF24L01无线射频芯片NRF24L01是现在市场上最典型的，利用24G无线技术开发设计而成的芯片，它是一款新型单片射频收发器件，工作于24GHZ25GHZISM频段。内置频率合成器、功

4、率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型SHOCKBURST技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01功耗低，在以6DBM的功率发射时，工作电流也只有9MA；接收时，工作电流只有123MA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便3。21NRF24L01的工作原理发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10S，延迟130S后发射数据

5、若自动应答开启，那么NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）5。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TXFIFO中清除；若未收到应答，则自动重新发射该数据（自动重发已开启），若重发次数（ARC）达到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留以便在次重发；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时，若CE为低则NRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。接收数据时，

6、首先将NRF24L01配置为接收模式，接着延迟130S进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据7,6。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则NRF24L01进入空闲模式1。2NRF24L0L的配置字NRF24L0L的配置寄存器共有25个，所有的配置字都由配置寄存器定义，这些配置寄存器可通过SPI口访问8。SPI口为同步串行通信接口，最大传输速率为10MB/S，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。但针对单个字节而言，要先

7、送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由NRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。3NRF24L0L的防干扰能力由于24G频段没有使用授权限制，目前家用电器、手机、无线网络都集中在此频段，干扰问题难以避免。而NRF24L0L芯片采用的调频技术有效的解决了频段干扰问题。跳频技术FREQUENCYHOPPINGSPREADSPECTRUM；FHSS9是在24GHZ频带以一定的频宽将其划分为若干个无线电频率信道（RADIOFREQUENCYCHANNEL；RF10C），并且以使用接收和发送两端一样的频率跳跃模式（FREQUENCYHOPPI

8、NG）来接发讯号及防止数据撷取。其工作原理是，收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化。以达到避开干扰，完成传输。简单的说，FHSS不是抑制干扰而是容忍干扰。三、总结利用NRF24L01芯片进行无线传输，容易实现小尺寸、高稳定性的无线数据传输系统，125个可选工作频段可根据需要进行选择。增强型的SHOCKBURST功能、自动应答及自动重发功能、地址及CRC检验功能，让系统的使用更方便，准确率更高，应用领域更为广泛。3四、参考文献1陈新岗,赵阳阳,李太鑫等基于单片机的无线病房呼叫器J重庆工学学院学报自然科学,2008,22101261303荚庆,王代华,张志杰基于NRF24L01的无线数据

9、传输系统J现代电子技术,2008,768824刘志平,赵国良基于NRF24L01的近距离无线数据传输J应用科技,2008,35355585倪伟病房智能呼叫系统的研究与开发J电气自动化,2004,26242466宋素萍,胡亚楠基于单片机的通信系统研究J毕节学院学报,2009,278991017欧伟明基于NRF401和AT89C51的无线数字通信系统J世界电子元器件,2006,1065678彭祥新,郭泓，乔梁基于NRF401的无线呼叫服务系统设计J电子工程师，2005,31716179MADHUCREDDY,WANDAPRATT,DAVIDWMCDONALDCHALLENGESTOPHYSICIANSUSEOFAWIRELESSALERTPAGERJAMIAANNUSYMPPROC,200854454810STUARTAEISENSTADT,MS,MICHAELMWAGNERMD,WILLIAMRHOGAN,MOBILEWORKERSINHEALTHCAREANDTHEIRINFORMATIONNEEDSARE2WAYPAGERSTHEANSWERJPROCAMIASYMP,2007135139