基于nRF4O1的無線排隊(duì)機(jī)設(shè)計(jì)

O 引言
隨著人民群眾的生活水平越來越高，排隊(duì)機(jī)在銀行、電信、醫(yī)院、稅務(wù)等窗口服務(wù)性行業(yè)使用越來越廣泛。根據(jù)單片機(jī)串行通信原理，采用nRF401無線通信模塊的開發(fā)了無線排隊(duì)系統(tǒng)。無線排隊(duì)系統(tǒng)不但具備原有線系統(tǒng)的所有功能，而且突破了有線排隊(duì)系統(tǒng)在客戶安裝使用上的瓶頸等工作。該系統(tǒng)由基于NORDIC公司推出的單片無線收發(fā)一體芯片nRF401和基于51系列單片機(jī)兩部分組成，實(shí)際運(yùn)行取得了良好的效果。

1 系統(tǒng)組成
無線排隊(duì)機(jī)系統(tǒng)如圖l所示，該系統(tǒng)由發(fā)號主機(jī)、營業(yè)員叫號器、主顯示屏、窗口顯示屏、語音報(bào)號器等部分組成。系統(tǒng)的每個(gè)組成部分的數(shù)據(jù)傳遞采用無線收發(fā)模式，通過通信協(xié)議使之成為一個(gè)無線的排隊(duì)系統(tǒng)。

2 無線通信原理
在無線排隊(duì)機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信采用一對多的主從模式，利用ISM頻段(433 MHz)無線通信。由發(fā)號主機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)送從機(jī)(無線主顯示屏、無線窗口顯示屏、無線叫號器)地址、控制命令及數(shù)據(jù)，從機(jī)則負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場信息，進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，根據(jù)主機(jī)的要求返回?cái)?shù)據(jù)，并執(zhí)行主機(jī)發(fā)出的命令。在采用主從式多機(jī)串行通信系統(tǒng)中，從機(jī)不主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機(jī)控制。由于發(fā)送和接收共用同一物理信道，因此在任意時(shí)刻只允許一臺從機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)，只有被主機(jī)呼叫的從機(jī)才能占用總線，對主機(jī)作出應(yīng)答。每臺從機(jī)均分配有一個(gè)唯一的從機(jī)地址。主機(jī)與從機(jī)通信時(shí)采用輪流查詢方式，主機(jī)先呼叫某從機(jī)地址，喚醒被叫從機(jī)后，主、從兩機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而末被呼叫的從機(jī)則繼續(xù)處于等待狀態(tài)。主機(jī)發(fā)送的信息可以傳到多個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)，各從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收。為了完成上述功能需通過設(shè)置單片機(jī)的串口控制寄存器SCON來實(shí)現(xiàn)，在此將單片機(jī)設(shè)置在工作方式3，即SM0=1，SM1=1，且所有從機(jī)初始化SM2=1，使所有從機(jī)處于監(jiān)聽狀態(tài)。通信仂議中的規(guī)定：
①單片機(jī)以方式3進(jìn)行通信，一幀數(shù)據(jù)的第9位為1代表地址幀，為0代表數(shù)據(jù)幀；
②設(shè)定通信波特率為1200bps；
③主機(jī)與從機(jī)的聯(lián)絡(luò)過程：主機(jī)下發(fā)地址幀，被呼叫從機(jī)向主機(jī)返回地址幀，以便主機(jī)確定與從機(jī)聯(lián)絡(luò)上了。主機(jī)下發(fā)控制命令，從機(jī)根據(jù)命令或接收主機(jī)的數(shù)據(jù)塊，或向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)塊；
④無線通訊數(shù)據(jù)塊格式如表所示。

Lead為引導(dǎo)字節(jié)：Leader=OxFF；
Header為數(shù)據(jù)包的命令字節(jié)由此確定數(shù)據(jù)包的類型，見表1；
Length為數(shù)據(jù)包包含的Length字節(jié)之后的所有字節(jié)的長度；
Data為數(shù)據(jù)包字節(jié)；
Checksum校驗(yàn)字節(jié)。

表1 命令字參數(shù)表