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1、摘 要静脉输液是我国目前临床治疗中最主要的一种输液方式,在实践工作中,医护人员一般是靠经验和观察通过转动输液器上的滑轮对滴速进行手动调节的,这种方法经常会出现一些异常情况:一是临床经验不是很丰富的医护人员对滴速的把握就不会很准确,容易造成输液速度过快导致患者出现不适或速度过慢而影响治疗效果;二是若输液时间较长,容易导致医护人员和患者的疏忽,增加医疗事故隐患。三是需要随时监控输液情况,加大了医护人员的工作任务。因此提高输液系统的智能化和自动化以及降低输液过程中的隐患势在必行。为实现输液的自动!准确和非接触测量,设计一种红外线输液光电计数传感器。通过对不同浓度和性质的药液每毫升所含的液滴数的实验数
2、据分析,发现大多数药液每毫升所含的液滴数大致是相同的。利用液滴的数目来反映己输液量的多少是可行的。该智能医疗输液系统可以对多床位的液情况进行远程监控,能针对不同的病人设定不同的滴速,输液出现异常情况时会产生报警,液体输完时可自动切换至另一瓶。本智能医疗输液系统可以提高医院的服务水平和服务质量,减少输液过程中出现的医疗事故,增强医院市场竞争力。关键字：液滴检测；远程监控；光电传感器；nRF905AbstractVein infusion is the most signifieant way of clinieal treatments in China.Through obsewation a
3、nd experience , nurses usually turn the Pulley by hand to adjust the speed of infusionin Praetie . But this method often leads to avariety of abnormal situations : Firstly , for some nurses of Poor clinical experience theycould not control the drip rate very aeeurately , that is to say , infusion sp
4、eed is Either too fast to make Patients discomfort or too slow to influence the treatment effects ; Secondly , the longer infusion time could easily result in the negligence of patients and increase medical risks ; Thirdly the need to keep monitoring the situation of infusion adds the workloads of m
5、edical staff . Thereby, it is imperative to enhance the intelligence and automation of infusion system and decrease the risks in the transfusion proeess.In order to realize the infusion automatically and accurately and the non-contact survey,a count-Photoelectticity-infrared ray sensor is designed.P
6、ass to the different density and the infusion fluid each of the property contain of the experiment data analysis of thedropping number,diseovered majority infusion fluid each milliliter institute contains thedropping number approximately is same.Make use of dropping number to reflect the transfusion
7、 volume how many is feasible.This intelligent medical infusion system can remote monitor the situations of multi-bed infusion,set different drip rates for various patients,produce an alarm when the unusual infusion circumstance happens,and automatically switch to another bottle when the liquid uses
8、up.This proposed intelligent medical infusion system can elevate the hospitals service level and quality of service,cut down on occurrences of medical malpractice during infusion,and enhance the market competitiveness of the hospital. Keywords： examining drop ; remote monitoring : photoelectric sens
9、or : NRF-905目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 选题背景11.2 输液无线检测系统国内外现状11.3 输液无线检测系统的应用前景31.4 本文主要内容32 系统总体设计42.1 系统总体框图43 无线输液监控系统的硬件设计53.1系统总体设计53.2 输液监控外围电路设计53.2.1 红外对管的选择53.2.2 外围电路的设计83.3 NRF905无线传输模块设计93.3.1 NRF905无线传输模块选择93.3.2 无线传输模块设计103.4 控制芯片153.5 LCD1602液晶显示模块203.5.1 显示模块的选择203.5.2 显示模块的设计214 无线输液监
10、控系统的软件设计234.1 下位机的软件系统的总体设计234.2 Flash读写模块程序设计244.3 液滴数据采集部分识别284.4 数据显示子程序设计304.5 无线收发模块设计34结论38致谢39参考文献401.绪论1.1 选题背景远程监控系统是指利用计算机与网络通信等手段让管理人或调度人员能够看到过去只有操作人员才能看到的远方现场的设备运行数据和状态的实时信息，同时监控中心对远程的现场进行监视和控制，也就要是人们常称的遥测，遥信，遥控和遥调。在医疗上远程监控越来越广泛的被使用，远程医疗己经成为时代的需要未来学家阿尔文托夫勒曾经预言，未来医疗活动中，医生将面对计算机，根据屏幕显示的从远方
11、传来的病人的各种信息对病人进行诊断和治疗，现在人们正将这个预言变成现实。近几十年来，随着计算机技术，网络通讯技术，微电子技术和自动控制技术的发展和应用，国内外远程医疗监控系统技术的水平也不断的提高。目前，医院内以计算机为基础的病人床边监护与中央集中监护系统，已能通过各种方式与各类信息系统相连接，组成一个集数据，波形，语音，图像为一体的有线与无线相结合的信息网络。在这个网络中可通过各种有线和无线传输方式，将急救现场，急救车，诊疗船，直升机，家庭诊疗所，乡村医院等与急救中心和大型医院相联通，为人类提供在任何地方，任何时候实行远程监护与医疗诊断。这一现代技术目前正悄悄地进入医院，家庭以及任何载人的运
12、输工具(汽车，火车，船舶，飞机，宇宙飞船等)中，并直接为工作中，行走中和飞行中的个人保健服务。输液(俗称打点滴)是临床医学上最常用的治疗手段。在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱，昏迷，入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意到输液的全过程，从而需要专人监护，加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理。当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流人输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀。若处理过早，即药液还未完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费等等。因此常引发病人的不满以至投诉，使医护人员非常无奈。本课题就是针对上述情况，通过远程监控的方法实现医院输液情况的远程实时监测，并
13、通过计算机来实现输液数据的实时显示和存储，以及在特殊情况下的报警。本课题对实现医院现代化，信息化有巨大的推动作用。1.2 输液无线检测系统国内外现状国外在几十年前对输液报警技术就已经有了一些基本的研究，并且也研制出来一些新产品。如输液泵，一种多功能输液控制器，它可以精确地控制输液速度，并实现输液阻塞，气泡混入和输液完成报警。目前，国内己有同类产品出现，如智能监控装置有静脉输液测速器和浮垫自动关闭式输液器，但因其功能也是侧重于精确输液控制，加上依然不菲的价格，所以也只能是和进口输液泵争一点市场份额，而未能在各级医院大面积的普及推广。由于精确输液只对少数特殊病人和特殊药品才具有实际意义，而且规范操
14、作下，输液阻塞，气泡混入是可以避免的，因此，在输液过程中，输液完成报警问题就成为了人们最为关注的问题，以至输液完成报警器的研制成了近几年来的一个热门课题，根据近期对国家知识产权局专利信息的查询，目前已有67种输液完成报警器专利技术，但由于各专利技术或多或少都存在着这样或那样的缺陷，诸如安全性，可靠性，成本及操作方便程度等问题，致使真正转化为产品的专利并不多。据不完全统计，目前仅有北京，西安，广州，山东菏泽等地区推出了该类产品，转化率不足专利技术的1/10而且临床应用推广情况不太理想，其原因可能就与客户对这些技术或产品本身的安全性，可靠性，操作的方便与否以及价格等因素的认可有关，作为一种医疗器械
15、，安全性，可靠性是基础，作为一种只有普及到每一位输液病人才有实际意义的产品，使用方便和足够低的价格又是一种基本要求，所以，这种产品即便安全性，可靠性得到了充分保证，但如果没有简便的操作和足够低的价格作支撑，要想顺利推广是不可能的。目前国内外常见的输液报警监控技术主要是对输液完成信息的提取，它概括起来共有5种方法：电极法它是从输液瓶口插入2根电极，利用药物的导电特性来检验瓶内药物是否用完。毫无疑问，该技术具有较低的成本，但存在着安全隐患，药物特性是否会因通电而受到影响，还有电极的消毒问题。测重法它是利用弹簧秤或压力传感器或电磁感应开关(干簧管)根据药物重量变化来判断药液输完与否，方法虽然简便，但
16、其可靠性和适应性(对袋装及塑料瓶装液体不宜)无疑受到质疑。液面检测法通过固定在输液瓶或输液管上的光电传感器(有采用半导体激光的，也有采用红外光的)利用液面下降到预定位置时对光的反射或折射情况的变化来判断药物输完与否。其中检测瓶内液面的，同样可靠性及适应性受到质疑，而且采用激光光源的还将带来一个高成本问题。超声回波检测法它是通过脉冲信号激励超声波发生器发出超声波，当超声波到达输液瓶中液面后被液面反射回到超声波接收器，通过检测超声波从发射到接收所需的时间，再根据超声波在介质中传播的速度及仪器安装高度，即可得出输液瓶中高度。具有非接触的特点，且性能可靠!安全性好，具有实用价值，但是由于超声波探头价格
17、昂贵及安装操作复杂，也阻碍了超声回波技术在静脉输液检测中的应用。液滴计数法它是根据临床医学的有关知识，一定量(以毫升为计量单位)的药液其输液量与药滴数有关，一般来说从莫非管式滴管滴落的每一滴为1/20毫升，或者是每20滴液滴总计一毫升。因此只要能检测液滴滴数，即可检测到药液的输入量。这种技术由于操作方便!价格便宜，且可靠性，实用性好它已经得到了大量的使用。1.3 输液无线检测系统的应用前景近年来，医疗事业的发展，使计算机网络管理成为现代化医院的一个重要标志。尤其是在医疗监控领域，提出了多元化，信息化，个性化的医疗监控需求。现代科技的进步和发展，为医学监护技术提供了创新条件和新的发展空间，然而医
18、疗监护技术和设备的发展仍不能满足医院，病人，家庭和人身健康各方面所提出的要求。因此网络化远程医疗监控设备己具有迫切的市场需求和广阔的市场前景。在输液远程监控系统中，信号提取是医疗监控系统工作的首要前提。医疗输液信号自动检测和传输也是信号提取的过程，医疗工作人员常常需要检测和控制液体的储量或液位，如人工肾机的透析储液罐中液储量，自动洗胃机中冲洗液的液量，中医使用的药浴机中煎药锅中的水位，静脉输液液体量检测等等。如果对仪器中液体储量疏于监测，在液体储量失控情况下或者在可能会给患者带来伤害甚至危机其生命通过对这些液体储量的监测，医护人员便可以随时了解液体余量，并能在液体缺少时及时自动和人工补充或者采
19、取其他措施，维护医疗设备的安全运行。因此，如何更好地对医疗液位进行监测，一直是医学工程人员考虑较多的课题之一。1.4 本文主要内容为了实现医院的输液无线远程控制，本文主要研究工作如下：本课题主要利用单片机来完成实时监测输液进度，为了完成这个测量控制系统的任务需要做以下研究：(1)根据输液室的液瓶莫非管的大小，选择红外传感器。(2)设计液滴滴速检测系统，使之具有多点测量及无线通讯功能。(3)控制单元软硬件设计。(4)温度数据显示程序的设计。2 系统总体设计2.1 系统总体框图本设计是基于单片机对产生数字信号的高敏感，红外传感器和无线传输模块NRF905的数字处理系统。系统包括STR89C52单片
20、机、复位电路、温度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。系统的总体框图如下图2-1所示。STR89C52STR89C52红外传感器LCD显示NRF905NRF9055电源模块电源模块 图 2-1 系统的总体框图3 无线输液监控系统的硬件设计3.1系统总体设计最小系统是由保证处理器可靠工作所必须的基本电路组成的，主要包括电源电路、时钟电路、复位电路和JTAG接口电路。系统电路图如下图3-1所示。图 3-1 系统电路图3.2 输液监控外围电路设计3.2.1 红外对管的选择在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。红
21、外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。光敏接收管，它是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏二极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时，饱和反向漏电流马上增加，形成光电流，在一定的范围
22、内它随入射光强度的变化而增大。红外线接收管，功能与光敏接收管相似只是不受可见光的干扰，感光面积大，灵敏度高，属于光敏二极管，一般只对红外线有反应。红外线接收头就是在红外线接收管的基础上增加了对微弱信号进行放大的处理的电路，类似开关电路，接收到红外信号给出高电平（接近工作电压），无红外信号低电平。管子的极性不能搞错，通常较长的引脚为正极，另一脚为负极。如果从引脚长度上无法辨识（比如已剪短引脚的），可以通过测量其正反向电阻确定之。测得正向电阻较小时，黑表笔所接的引脚即为正极。通过测量红外发光二极管的正反向电阻，还可以在很大程度上推测其性能的优劣。以500型万用表R1k档为例，如果测得正向电阻值大于
23、20k，就存在老化的嫌疑；如果接近于零，则应报废。如果反向电阻只有数千欧姆，甚至接近于零，则管子必坏无疑；它的反向电阻愈大，表明其漏电流愈小，质量愈佳。所选择的红外对管如下图3-2所示。图3-2红外对管实物红外线对管的判断方法。人们习惯把红外线发射管和红外线接收管称为红外对管。红外对管的外形与普通圆形的发光二极管类似。初接触红外对管者，较难区分发射管和接收管。（1）用三用表测量识别可用500型或其他型号指针式三用表的电阻挡，测量红外对管的极间电阻，以判别红外对管。判据一：在红外对管的端部不受光线照射的条件下调换表笔测量，发射管的正向电阻小，反向电阻大，且黑表笔接正极(长引脚)时，电阻小的(1k
24、20k)是发射管。正反向电阻都很大的是接收管。判据二：黑表笔接负极(短引脚)时电阻大的是发射管，电阻小并且三用表指针随着光线强弱变化时，指针摆动的是接收管。注：（1）黑表笔接正极，红表笔接负极时测量正向电阻。（2）电阻大是指三用表指针基本不动。（2）通电试验方法判别用一只发光二极管和只电阻与被测的对管串联，如图2所示。图中电阻起限流作用，阻值取220欧510欧。LED发光二极管用来显示被测红外管的工作状态。用遥控器(电视机遥控器等)对着被测管按下遥控器的任意键，LED亮时，被测管是红外接收管。不亮则是红外发射管。测量红外发光二极管在发射器电路上的工作电压和工作电流，可以简便地判定其工作善如何。
25、测量管子两端的工作电压时，静态下（即没有按键按下时）通常为零，而动态下（即按下某一按键时）将跳变为一个较小的电压值，因遥控系统的编码方式、驱动电路的结构以及工作电源电压的不同，该电压值通常在0.070.4V之间，而且表笔还应微微颤抖。当使用数字式万用表测量时，其测量值将普遍高于指针式万用表测得的数值，通常在0.10.8V之间。如果出现静态时表针颤抖而动态时不抖、静态下和动态下都颤抖、静态下和动态下均不颤抖，以及动态电压与静态电压无明显差别等现象，可判定红外发光二极管工作异常，倘若驱动放大电路正常，则多为红外发光二极管损坏。红外发光二极管应保持清洁、完好状态，尤其是其前端的球面形发射部分既不能存
26、在脏垢之类的污染物，更不能受到摩擦损伤，否则，从管芯发出的红外光将产生反射及散射现象，直接影响到红外光的传播，轻者可能降低遥控的灵敏度，缩减控制距离，重者可能产生失灵，甚至遥控失效。红外发光二极管在工作过程中其各项参数均不得超过极限值，因此在代换选型时应当注意原装管子的型号和参数，不可随意更换。另外，也不可任意变更红外发光二极管的限流电阻。由于红外光波长的范围相当宽，故红外发光二极管必须与红外接收二极管配对使用，否则将影响遥控的灵敏度，甚至造成失控。因此在代换选型时，要务必关注其所辐射红外光信号的波长参数。红外发光二极管封装材料的硬度较低，它的耐高温性能更差，为避免损坏，焊点应当昼远离引脚的根
27、部，焊接温度也不能太高，焊接时间更不宜过长，最好用金属镊子夹住引脚的根部，以帮助散热。引脚弯折开关的定型应当在焊接之前完成，焊接期间管体与引脚均不得受力。红外线接收头采用小型设计、内屏蔽模块封装，可以做红外线解码实验，红外线遥控器等等。配合遥控器完成遥控解码及红外遥控实验。在红外遥控系统中作为接收元件广泛应用于1、视听器材（如VCD、DVD、DVB、TV等）2、家庭器材（如冷气机，电风扇、电灯等）3、红外线摇控（如玩具等）金属封装红外线接收管,适用于各类光电转换的自控仪器,传感器.各类光电检测器的信号光源.根据驱动方式可获得稳定光.脉冲光,缓变光.常用于控制,报警等方面.持点;采用反射功能的结
28、构形式,光功率较强,低驱动电压,易与晶体管电路匹配.结构坚固耐震.可靠性高.金属玻璃封装器件,耐磨耐温性好.接收器对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便（1）脉冲信号输出接，直接接单片机的IO口。（2）GND接系统的地线（0V）；（3）Vcc接系统的电源正极（+5V）。3.2.2 外围电路的设计外围电路的选择上包括两个9013三极管，电阻六个，阻值分别为1K,4.7K两个，12K两个，470一个，一个发光二极管。外围电路的仿真图如下图3-3所示。图3-3 外围电路仿真图3.3 NRF905无线传输模块设计3.3.1 NRF905无线传输模块选择本设计采用无线传输技术来和上
29、位机进行通讯，来获得实时温度数据。可以采用现成的无线传输模块NRF905。NRF905采用Nordic公司的是VLSI ShockBurst技术。ShockBurst使NRF905能够提供高速数据传输而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将于RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，NRF905提供给应用的MCU一个SPI接口，速率由MCU自己设定的接口速率来决定。NRF905通过ShockBurst工作模式在在RF以最大速率连接时降低数字应用部分的速率来降低应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和和数据就绪DR信号通知MCU一个有效地址和数据包已经
30、各自接收完成。在ShockBurst TX模式中，NRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据就绪DR信号通知MCU数据传输应经完成。这意味着降低MCU存储器需求，也就是降低MCU成本同时缩短了软件开发时间。因此NRF905广泛应用与遥控、遥测、无线抄表、门禁系统、工业数据采集系统、无线标签、身份识别等。其基本特性见下表3-1。表3-1 基本特性参数数值单位工作电压1.9-3.6V最大发射功率10dBm最大数据传输率100kbps接收模式时工作电流12.5mA温度范围-40-+85接收灵敏度-100dBm掉电模式工作电流-2.5uA产品特性：(1)430/868/915Mhz高性能嵌入式模块
31、，多频道选择，低电压低功耗工作。(2)超小体积，内置环形天线，性能稳定且不受外界影响，对电源不敏感，距离更远。(3)最大发射功率+10dBm，高抗干扰GFSK调制，可跳频，数据速率50kbps，独特的载波监测输出，地址匹配输出，数据就绪输出。(4)内置完整通信协议和CRC，只通过SPI就可以完成所有无线收发传输，无线通信和SPI通信一样简单。NRF905共有四种工作模式，其中两种活动RX/TX模式，两种节电模式。工作模式的有TRX_CE、TX_EN和PWR_UP决定，如下表3-2所示表3-2 工作模式PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉电和SPI编程10XStandby和SPI编
32、程110ShockBurst RX111ShockBurst TXNRF905所有配置都通过SPI接口进行，一条SPI指令用来决定进行什么操作，SPI接口只在掉电和Standby模式下激活。如图3-3所示SPI接口由5个寄存器组成：(1)状态寄存器（Status-Register），包含数据就绪DR和地址匹配AM状态。(2)RF配置寄存器（RF-Configuration Register），包含收发器频率和输出功率等配置信息。(3)发送地址（TX-Address），包含目标寄存器地址，字长由配置寄存器设置。有数据准备就绪DR如下图3-4所示。图3-4 数据准备就绪DR3.3.2 无线传输模块
33、设计本设计采用的是Nordic公司的nRF905芯片开发的无线传输模块。该模块工作在433/868/915MHZ 的 ISM 频段，由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC 可以很容易通过SPI接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为10dBm 时发射电流为30mA接收电流为12.5mA.进入POWERDOWN 模式可以很容易实现节电。nRF905是单片射频收发芯片，工作于433MHz的ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程
34、序进行配置。芯片能耗非常低，以10dBm的功率发射时，工作电流仅有30mA，接收时工作电流只有12.5mA，多种低功率工作模式，待机模式下电流仅为12.5A，节能设计更方便。其ShockBurst技术可在通讯时自动生成前导码和CRC校验位。nRF905适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、报警及安全系统、家庭自动化、遥感监测、无线门禁系统等。422.4473.5MHz工作频段。512个通讯频道，满足多点通讯、分组、跳频等应用需求。发射功率可设置为：10dBm、6dBm、-2dBm和-10dBm。通过SPI接口与MCU连接。支持50kbps传输速率。ShockBurst传输模式，自动生成
35、前导码和CRC校验码。工作电压范围：1.9V3.6V，待机模式下电流仅为12.5A。工作温度范围：-40+85。工作模式：nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹
36、配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。在ShockBurst TX模式中，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。总之，这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本，又同时缩短软件开发时间。(1)典型ShockBurst TX模式：当应用MCU有遥控数据节点时，接收节点的地址TX-address和有效数据TX-payload通过SPI接口传送给nRF905应用协议或MCU设置接口速度；MCU设置TRX_CE、TX_EN为高来激活nRF905 ShockBurst传输；nRF905 ShockBur
37、st：l无线系统自动上电l数据包完成（加前导码和CRC校验码）l数据包发送（100kbps，GFSK，曼切斯特编码）如果AUTO_RETRAN被设置为高nRF905将连续地发送数据包直到TRX_CE被设置为低；当TRX_CE被设置为低时，nRF905结束数据传输并自动进入standby模式。(2)典型ShockBurst RX模式通过设置TRX_CE高，TX_EN低来选择ShockBurst模式；650us以后，nRF905监测空中的信息；当nRF905发现和接收频率相同的载波时，载波检测CD被置高；当nRF905接收到有效的地址时，地址匹配AM被置高；当nRF905接收到有效的数据包（CRC
38、校验正确）时，nRF905去掉前导码、地址和CRC位，数据准备就绪（DR）被置高；MCU设置TRX_CE低，进入standby模式低电流模式；MCU可以以合适的速率通过SPI接口读出有效数据；当所有的有效数据被读出后，nRF905将AM和DR置低；nRF905将准备进入ShockBurst RX、ShockBurst TX或Powerdown模式。(3)掉电模式在掉电模式中，nRF905被禁止，电流消耗最小，典型值低于2.5uA。当进入这种模式时，nRF905是不活动的状态。这时候平均电流消耗最小，电池使用寿命最长。在掉电模式中，配置字的内容保持不变。(4)STANDBY模式Standby模式
39、在保持电流消耗最小的同时保证最短的ShockBurstRX、ShockBurstTX的启动时间。当进入这种模式时，一部分晶体振荡器是活动的。电流消耗取决于晶体振荡器频率，如：当频率为4MHZ时，IDD=12uA；当频率为20MHZ时，IDD=46uA。如果uPCLK（Pin3）被使能，电流消耗将增加。并且取决于负载电容和频率。在此模式中，配置字的内容保持不变。编辑本段器件配置nRF905的所有配置都通过SPI接口进行。SPI接口由5个寄存器组成，一条SPI指令用来决定进行什么操作。SPI接口只有在掉电模式和Standby模式是激活的。(1)状态寄存器（Status-Register）寄存器包含
40、数据就绪DR和地址匹配AM状态。(2)RF配置寄存器（RF-Configuration Register）寄存器包含收发器的频率、输出功率等配置信息。(3)发送地址（TX-Address）寄存器包含目标器件地址，字节长度由配置寄存器设置。(4)发送有效数据（TX-Payload）寄存器包含发送的有效ShockBurst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。(5)接收有效数据（RX-Payload）寄存器包含接收到的有效ShockBurst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。在寄存器中的有效数据由数据准备就绪DR指示。编辑本段接口模式(1)模式控制接口：该接口由PWR、TRX_CE、TX_EN
41、组成控制由nRF905组成的高频头的四种工作模式：掉电和SPI编程模式；待机和SPI编程模式；发射模式；接收模式。(2)SPI接口：SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参数；在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。(3)状态输出接口：提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。编辑本段外围信息(4)晶体规格为了实现晶体振荡器低功耗和快速启动时间的解决方案,推荐使用低值晶体负载电容。指定CL=12pF是可以接受的。但是，也可能增大到16pF。指定一个晶体并行相等电容,Co=1.5pF也是很好的，但这样一来会
42、增加晶体自身成本。典型的设定晶体电容Co=1.5pF，指定Co_max=7.0pF。(5)外部参考时钟一个外部参考时钟如MCU时钟，可以用来代替晶体震荡器。这个时钟信号应该直接连接到XC1引脚，XC2引脚为高阻态。当使用外部时钟代替晶体时钟工作时，始终必须工作在Standby模式以降低电流消耗。如果器件被设置成Standby模式而没有使用外部时钟或晶体时钟，则电流消耗最大可达1mA。(6)微处理器输出时钟在默认情况下，微处理器提供输出时钟。在Standby模式下提供输出时钟将增加电流消耗。在Standby模式电流消耗取决于频率和外部晶体负载、输出时钟的频率和提供输出时钟的电容负载。(7)天线输
43、出ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，通过RF扼流圈，或者通过天线双极的中心点。在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200-700范围内，通过简单的匹配网络或RF变压器（不平衡变压器）可以获得较低的阻抗（例如50）。图3-5是接口电路，表3-2是管脚详细介绍。图3-5 接口电路表3-3 nRF905管脚说明管脚名称管脚功能说明1VCC电源电源+1.9-3.6VDC2TX_EN数字输入TX_EN=1 TX模式，TX_EN=0 RX模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接收4PWR_UP数字输入芯片上电5uCLK时钟输出6CD数字输出
44、载波监测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接收或发射数据完成9MISOSPI接口SPI输出10MOSISPI接口SPI输入11SCKSPI时钟SPI时钟12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，通过RF扼流圈，或者通过天线双极的中心点。在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200-700范围内，通过简单的匹配网络或RF变压器（不平衡变压器）可以获得较低的阻抗（例如50）。3.4 控制芯片STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完
45、全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）。工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz。用户应用程序空间为8K字节。片上集成512字节RAM。通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。ISP（在系统可编程）/I
46、AP（在应用可编程）可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。具有EEPROM功能，具有看门狗功能，共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。STC89C52RC引脚图如图3-5所示。图3-6 STC89C52RC引脚图外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒，通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。空闲模式：典型功耗2mA。正常工
47、作模式：典型功耗4Ma7mA。掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。STC89C52RC引脚功能说明VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1端口（P1.0P1.7，18引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外
