图2-1 nRF2401功能模块

1. 在ShockBurstTM 控制下，nRF2401 可以自行的解决CRC校验码与字头。

在发送端进行工作时，nRF2401会自行把CRC校验码与字头除去。在接受端进行工作时，nRF2401又会自行把CRC校验码与字头加上去。当整个过程完成时，信号会通知微处理器完成发射工作。

2. 在进行正常的收发情况下，nRF2401会跟传统的射频设备一样进行工作。

CE、DATA是直接发送模块的引脚 ? 微控制器发送信号时，会把CE置高； ? 激活nRF2401的射频前端；

? 部分射频协议需要在微控制器中进行处理； ? CE、CLK1 和DATA为模式接口引脚；

? 在nRF2401被设置成直接接收模式的情况下，DATA引脚会进行高低变化根据天线

接收的信号；

? 同时CLK1 引脚也会进行工作；

? 当接收到有用的字头信号，DATA引脚和CLK1引脚会进行协调合作工作，数据信号

会通过DATA 引脚被送到微控制器中进行处理。

? 由于DR引脚没使用，所有的CRC校验都只能在微控制器中进行。

使用nRF2401作为收发模块的最重要的原因还有一个那就是Nordic公司今年最新推出的的nRF24E1无线收发芯片，它集成了8051兼容单片机，一个9个通道的A/D转

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换控制器和2.4GHz的nRF2401无线收发芯片。nRF24E1只支持nRF24E1的ShockBurstTM收发方式，不支持直接收发方式，我们之前既然已经采用了ShockBurstTM（突发脉冲），该问题不予考虑。

nRF24E1在各种场合都可以得到应用，像工业、科学与医学。该元件主要由125个频点组成，可以实现一点对一点、一点对多点的无线通信，还可以通过跳频与改频来降低干扰。

我们在最终设计中确定所有功能后可以为了进一步地节约空间将外部存储器EEPROM25320省略掉，换以将程序固化在nRF24E1内部。更大限度地缩小外围空间。而且体积小的无线耳机就可以取代现在市场上出售的那种手机上附带的有线耳机，更方便地达到防手机辐射的效果。

最终我们确定用两块带2.4GHz无线收发器nRF2401和增强型8051内核的无线收发模块来作为我们无线耳机的主要部件。以下为无线耳机硬件设计原理图：

图2-2 无线耳机硬件设计原理图

整个运行过程为：用户从麦克风传播模拟音频信号，经过滤波和放大再由A/D转换器将模拟信号转化为数字信号。由8051控制RF收发器发出信号从天线发出，由另一个无线耳机的天线接收，同样由该耳机的8051微控制器控制RF前端接收，再通过D/A转换器转换为模拟信号再由扬声器（耳机）播出。

在第三章我们将从电路设计的角度来分析硬件的设计。

2.3 本无线窃听器的主要功能

经过前面方案的讨论，我们最终使用的器件也已经决定。 1．无线收发芯片我们选择nRF24E1【5】

nRF24E1收发器是Nordic VLSI推出的系统级芯片之一，采用先进的0.18μs CMOS工艺、6mm×6mm的36引脚QFN封装；以nRF2401/02芯片结构为基础，将射频、8051MCU、9输入12位ADC、125通道、UART（通用异步收发器）、SPI、PWM、RTC（实时计数器）、WDT（看门狗定时器）全部集成到单芯片中；内部有电压高速器（工作电压1.9～3.6V）和VDD电压监视，通常开关时间小于200μs，数据速率1Mbps，输出功率0dBm；不需要外接SAW（Surface Acoustic Wave）滤波器，是目前世界首次推出的、全球2.4GHz通用的、完善的低成本射频系统级芯片。该芯片将在第三章作详

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细介绍。

2．用于演示使用的DEMO板我们选用的EEPROM为AT25320它的芯片引脚图如图2-3所示：

图2-3 EEPROM25320的引脚图

该芯片的引脚功能如表2-2所示：

表2-2 25320EEPROM引脚功能表

引脚名称 功能描述 CS 片选 SCK 串行时钟 SI 串行输入 SO 串行输出 WP 页面写保护 HOLD 保持请求信号输入 VCC 电源 GND 接地 关于该EEPROM的使用将在第三章作介绍。

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第三章 系统发射模块的设计

3.1发射模块的组成

图3-1 硬件设计原理图

如图3-1所示,该无线耳机系统主要模块就是nRF24E1这块无线收发芯片,它的内部集成了无线收发芯片nRF2401、8051兼容CPU、A/D转换器、GPIO（通用输入/输出）、电源管理模块，还附带有PWM(脉冲宽度调节器)、SPI(串行外设接口)、看门狗、WUT(Wake Up Timer 唤醒定时器)、RC振荡器。外围部件主要有外部存储器晶振、BIAS（偏压电阻器）、25320EEPROM、天线、耳机以及扬声器【6】【8】【9】。

无线耳机的工作过程我们已经在第二章第一小节提过，在这一章，我们从电路的角度来剖析一下系统的硬件构成，用以解释无线耳机的工作过程是如何实现的。

首先给出以无线收发芯片nRF24E1为中心的核心电路，而后给出了麦克风输入电路和扬声器输出电路，最后描述了一下天线与nRF24E1的接口电路。

3.1.1各元件功能及作用

nRF24E1收发器是Nordic VLSI推出的系统级芯片之一，采用先进的0．18μｍCMOS工艺(Complementary Metal Oxide Semiconductou集成在金属氧化物的半导体材料上)、6mm×6mm的36引脚QFN(Quad Flat Non-leaded Package)四侧无引脚扁平封装；以nRF2401/02芯片结构为基础，将射频nRF2401、增强型8051MCU（微处理器）、9输入（AREF、AIN0~AIN7）12位ADC(模数/数模转换器)、125通道、UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用异步收发器、SPI（串行外设接口）、PWM（脉冲宽度调节器）、RTC（Real Time Clock实时时钟）、WDT（Watch Dog Timer看门狗定时器）全部集成到单芯片中，可工作在低电压1.9～3.6V下，待机电流可低至2μA，同时器件还带有唤醒定时器，不需要外接SAW滤波器。

3.1.2发射模块的工作原理

1. 芯片的引脚功能

nRF24E1采用36脚QFN（6×6mm）封装，其引脚排列如图3-3所示，各引脚功能如下：

nRF24E1有11个数字I/O引脚，由P0口（DIO2～DIO9）和P1口（DIO0、DIO1、

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