基于nRF24E1与网络、火线的教室照明射频遥控设计

有的30 V单向稳压二极管，既可为系统提供电源，也可为照明灯管提供通路。经D1整流，Z1，Z2为不同的稳压值，Q1，Q2，Q3配合下组成不同的控制信号，使IRL3803S导通或断开，一为负载提供通路，二为控制系统提供续流6 V稳压电源。

从机系统在此环境情况下，不建议使用开关电源。因开关电源电路复杂，输出电压波纹系数大，电路干扰大，在86型暗合空间里不易设计抗干扰电路，而且容易使nRF24E1接收数据时发生混乱。

此时的nRF24E1设置为从机模式，接受主机发来的指令，同时返回从机的工作状态数据。火线开通或切断由nRF24E1的P0.2来控制，开关工作状态红绿指示灯则由P0.5、P0.6提供。取样电阻R1端输出③经整流滤波后，一方面作为模拟电压送到nRF24E1的AIN0输入端，经A／D转换为数据Data。绿指示灯闪烁频率f=Data*Pre(其中Pre为取样取整参数，使f=0～16 Hz)，表示照明灯管的功率大小；另一面当照明灯管功率太大或有短路现象时，输出③使Z4的1 V稳压管击穿，Q10饱和导通，Q8，Q9截止，J1切断火线，同时Q11导通使P0.3／INT0_N触发INT0中断，P0.7输出1 kHz方波通过Q6放大使蜂鸣器报警，绿指示灯灭，红指示灯以16 Hz(最高)闪烁。

K1为具有自动弹起功能的开关面板，保留原机械开关的手动功能，决定继电器J1开通或断开。

3 教室照明射频遥控系统的软件设计

3.1 系统射频收发非标准协议数据通信

系统的主机和从机都工作在ShockBurstTM方式，在nRF24E1内置的8051MCU与nRF2401射频模块之间进行数据传输，保证了较低的数据传输速率(10 kb／s)和较高的数据发送速率(可达1 Mb／s)，从而降低了功耗，节省了能量。无线收发器nRF2401有一个144 b的配置字，该配置字规定了射频收发器的接收地址、收发频率、发射功率、射频传输速率、射频收发模式以及CRC校验和有效数据的长度。在同一时刻，射频收发器只能处于接收或发射模式中的一种，一般以接收模式为待机状态。要实现多媒体教室照明射频遥控，就必须完成遥控器主机和开关面板终端从机之间的射频数据通信，需要对nRF24E1进行初始化，并根据实际情况进行配置设置。对每一个教室的射频收发主机设置一个地址，同时存储同一教室内所有照明开关射频收发从机的地址，成立一个地址查找表；每一个照明开关射频收发从机都设立一个惟一的地址，并与主机的地址查找表一一对应。对每一个射频遥控主机从机的通信帧格式进行定义，实现一对多的功能，控制数据通信帧格式如表1所示。

引导码和效验码由nRF24E1自动加载，其他都由内置的微控制器程序产生。识别码为本接收机代号，与其它的接收机区分开来。状态字为一位，值为0时，表示后面的数据为命令字，反之为数据字。数据1…N根据实际情况设置字数。填充字表示本帧在不够规定的长度时，填若干个0到达规定的帧长度(最大为255 B)。接收控制数据时，nRF24E1先接收一帧数据包，分别验证引导码、接收机地址和效验码正确后，再将有效负载数据送入微控制器处理；当微处理器判断有效负载中的识别码和本机识别码号一致时，继续处理后继数据，否则放弃该数据包，并要求重发。当nRF24E1处于发射模式时，接收机地址和有效负载由微控制器按顺序送入射频模块nRF24E1，引导码和效验码由nRF24E1自动加载。由于系统要设计一机对多机的通信，为了不与相邻教室或邻近的干扰信号发生冲突，可用到跳频技术。

3.2 主机从机射频收发软件流程

要实现上述控制数据帧通信功能，需要对主机和从机的nRF24E1进行初始化配置和用户程序设计，射频收发主机、从机程序流程图如图4、图5所示。

由图4可知，主机nRF24E1得到网络电源初始化后，打开串口接收中断和射频接收中断，然后置nRF24E1为接收状态。为了减少功耗，主机不工作时置nRF24E1于睡眠状态。通过串口接收中断，接收远程计算机发来的控制指令，接着置nRF24E1为发射状态，向从机发送控制数据，或通过射频接收中断，接收从机发来的工作状态数据，然后转交给远程计算机。

与主机一样，为减少功耗，所有照明开关从机nRF24E1不工作时，都置电路于睡眠状态，采用中断接收指令，随需发送各自从机的工作状态数据。由图5可知，市网来电先使nRF24E1配置初始化，打开射频接收中断，并使nRF24E1进入睡眠。如收到主机指令，或面板开关K1有所动作，nRF24E1退出睡眠，根据指令或K1的要求，断开或合上继电器，即点亮或关闭教室照明灯管。然后读开关相应的工作状态数据，置nRF24E1为发射状态，向本教室主机发送数据。

4 结 语

在多媒体教室照明的集成控制设计过程中，充分考虑到了射频收发模块nRF24E1芯片高度集成的优