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摘 要: 为实现农田作业机械的定位数据采集与传输，研究了基于 nRF905 的无线数传通讯模块。从无线数传的基本原理出发，阐述了无线数传的优点及其在农田定位系统中的应用优势，设计了用于农业机械定位系统的无线数传模块硬件电路与通讯协议。试验表明，该模块可移植性好、稳定性强、通讯效率高。
　　关键词: 农业机械; 定位; 无线数传模块; nRF905

　　目前，农田作业机械正逐渐朝着智能化方向发展，无线数传模块为此提供了重要基础。尤其是在农田定位系统中，无线数传模块起到举足轻重的作用，nRF905具有的快传输速率和强抗干扰性，使其在农田定位系统中应用得相当广泛。在农田智能机械定位数据采集与传输过程中，基于nRF905的无线数传模块为农田机械作业定位系统中数据的无线发送、接收提供必要的交换途径。
　　MCU是无线数传模块整个系统的核心控制部件:一方面产生不同地址编码的数据，完成向下位机发送指令和信息数据的任务;另一方面则要接收下位机传送的数据和命令，并对此数据进行处理。译码单元主要是将所通过天线接收到数据转换为MCU处理单元可识别的数据。无线数据的发送和接收，均需要经过调制解调单元。发送数据时，经过调制解调单元将传输的数据信息荷载在载波上形成适合于信道传输的已调信号传输出去;而接收数据时，则需将所接收到的数据通过调制解调单元从载波中解调出来，恢复为原始数据信号。
　　在农田定位系统中，无线数传模块的工作过程为发送过程与接收过程。无线数传模块发送数据时，先将要发送到数据送到缓冲区，同时将模块的状态由接收状态转换成发射状态。状态转换完后，启动发送打包程序，将缓冲区的数据打包成适合无线发送的数据包，并送入模块中的数据调制端口发射出去。在接收状态下，当无线数传模块收到上位机数据后，先经过调制解调和译码，再判断所收到的数据是命令还是发送数据:若是命令，则执行相应的命令;若是发送数据，则将要发送的数据送入缓冲区，并将模块的状态由接收状态转换成发射状态以发送数据。
　　无线数传模块一般由数字信号单片射频收发芯片、微控制器和少量外围器件构成，设计硬件电路时首先需选择合适的射频收发芯片类型。为选择适合本系统的射频收发芯片，从工作电压、功耗、外围元器件和发射功率等方面考虑，将常见的各种射频收发芯片进行了比较。芯片nRF401和芯片nRF905的工作电流明显低于其他两种芯片，所需的外围芯片也明显较少。因此，结合农田定位系统的需要，最终选择nRF905芯片，其工作在433/868/915MHz的ISM频段。该频段主要用于数据的收发，频率较低，穿透障碍的能力相对较强，传输速率较快，通信距离相对较远，抗干扰能力强，满足功耗低、开发周期短的要求，且其集成模块小，便于嵌入其他设备。
　　nRF905采用硬件CRC校验，能有效地提高数据传输的可靠性，降低对单片机系统资源的要求，并可以软件设置模块地址，在无线信道出现堵塞时通过软件自动跳频实现无间断遥控。该模块利用RS232与主模块进行数据通信，数据传输采用透明传输方式，电平转换芯片采用MAX3232。其中，nRF905部分采用其给予的参考电路，C7为去耦电容，天线部分采用垂直的外置短柱状天线。在设计中，NRF905选用433MHz频段，最高工作速率可达50kbps，抗干扰能力强。电感L1，L2，L3，L4和电容C1，C2，C3，C4，C5，C6构成其工作的匹配网络。nRF905无线数传模块具有很强的可移植性，能直接接各种单片机使用，其软件编程非常简易。本设计中，无线数传模块的软件设计关键在于如何发送数据指令与如何处理接收命令，其中尤为重要的是通讯协议的确定。在农田定位系统中，无线数传模块主要完成对测量数据的传输。由于作业农业机械上一般有两个或多个无线数传模块，其间数据的传递和控制相应动作的指令则需要规定相应的通讯协议来加以区分。

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