基于MSP430單片機(jī)的無(wú)線距離系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、Hefei University課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目報(bào)告項(xiàng)目名稱：無(wú)線距離報(bào)警無(wú)線距離報(bào)警摘要 本無(wú)線距離報(bào)警是以MSP430F1232超低功耗單片機(jī)作為主控核心和無(wú)線通信模塊nRF2401的各個(gè)功能模塊及其特性。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了無(wú)線距離報(bào)警即當(dāng)從機(jī)離開(kāi)主機(jī)一定距離后主機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并且在報(bào)警發(fā)生后可有用戶通過(guò)按鍵對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行清除，另外從機(jī)還預(yù)設(shè)了內(nèi)線的掉線檢測(cè)，即主從機(jī)在正常通信的狀態(tài)下，從機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)將自身的一根內(nèi)線信號(hào)上傳給主機(jī)并伴有燈光報(bào)警提示。分析了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的工作原理以及實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題最后通過(guò)實(shí)物驗(yàn)證了系統(tǒng)的性能。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)MSP430 、NRF24L2401

2、、無(wú)線通信 、報(bào)警    Wireless alarm distanceABSTRACT The wireless alarm distance is MSP430F1232 ultra low power microcontrolleras the main control core of each function module and wireless communication module nRF2401 and its characteristics.&

3、#160;The system mainly implements thewireless alarm distance is when the host certain distance from the machineafter the departure of the host will automatically alarm, and alarm occurs incan the user through the button on the alarm

4、60;state is clear, also from themachine also presupposes the disconnection detection inside, namely the master-slave communication in normal state, the opportunity will be a real timefrom the inside signal 

5、;upload their to the host and accompanied by light alarm.Analysis of the data sending and receiving the work principle and the key problems of implementation of the system to solve the final performance of the system is validated by re

6、al.Keyword:  MCU MSP430, NRF24L2401, wireless communication, alarm 目 錄目 錄II第一章 引言- 1 -第二章 方案設(shè)計(jì)- 1 -2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能路- 1 -2.2總體方案- 2 -2.2.1方案論證與比較- 2 -第三章 系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)- 4 -3.1 部分單元電路設(shè)計(jì)- 4 -3.2 軟件設(shè)計(jì)- 9 -4.1測(cè)試儀器- 10 -4.2測(cè)試及性能分析- 11 -第五章 結(jié)論- 12 -參考文獻(xiàn)- 13 -附 電路原理圖和PCB版圖及主從機(jī)部分代碼- 14 -系統(tǒng)總體原理圖-

7、 14 -系統(tǒng)PCB版圖- 14 - 主從機(jī)部分代碼. . .- 14 - 第一章 引言MSP430F1232超低功耗單片機(jī)第二章 方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能MSP430F1232超低功耗單片機(jī)在報(bào)警發(fā)生后可有用戶通過(guò)按鍵對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行清除。 4、從機(jī)還預(yù)設(shè)了內(nèi)線的掉線檢測(cè)，即主從機(jī)在正常通信的狀態(tài)下，從機(jī) 會(huì)實(shí)時(shí)將自身的一根內(nèi)線信號(hào)上傳給主機(jī)并伴有燈光報(bào)警提示。2.2總體方案USB接口電源模塊（輸入5V）各級(jí)穩(wěn)壓模塊 輸出+3.3V）聲光報(bào)警模塊 按鍵模塊MSP430F1232主控模塊 無(wú)線收發(fā)模塊 （NRF2401） 圖2.2 方案設(shè)計(jì)總體框圖方案論證與比較 控制器部分方案的選擇與論

8、證 n 無(wú)線收發(fā)模塊選擇與論證 n 工作電源選擇與論證 第三章 系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)3.1 部分單元電路設(shè)計(jì)n 單片機(jī)主控電路圖圖3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖n 按鍵模塊電路以及按鍵功能的詳述 按鍵模塊電路圖如圖3.2所示。按SW1鍵 系統(tǒng)出現(xiàn)聲光報(bào)警時(shí)，取消/選擇蜂鳴報(bào)警音 按SW2鍵 系統(tǒng)預(yù)設(shè)備用按鍵 圖3.2 按鍵模塊電路圖n 聲光報(bào)警電路及其分析 本模塊設(shè)計(jì)三個(gè)發(fā)光二極管及一個(gè)蜂鳴器；單片機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)放光二極管的亮滅，但對(duì)于大負(fù)載的蜂鳴器需額外加入驅(qū)動(dòng)電路故采用NPN（8050）加以間接控制。系統(tǒng)采用三個(gè)發(fā)光管向用戶提示主從機(jī)的三種不同工作狀態(tài)（蜂鳴器報(bào)警屬于其中一類）；工作狀態(tài)一：主

9、從機(jī)通信正常，二：主機(jī)或從機(jī)掉線（伴有蜂鳴報(bào)警），三：從機(jī)內(nèi)線斷開(kāi)與否提示（此種狀態(tài)下是在系統(tǒng)處于狀態(tài)一工作的前提下進(jìn)行），可用于采集各類傳感器接入并將參量實(shí)時(shí)傳送與主機(jī)。圖3.3聲光報(bào)警電路電路圖n 無(wú)線收發(fā)模塊及其電路分析 nRF24L01模塊工作在2.4GHz2.5GHz的ISM 頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片。無(wú)線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳送工作。極低的電流消耗：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為0dBm 時(shí)電流消

10、耗為11.3mA ，接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。 圖3.4無(wú)線收發(fā)模塊接口n USB接口電源及其電路分析 該模塊分為兩個(gè)部分USB接口電路及后級(jí)穩(wěn)壓電路；USB接口電路分為兩個(gè)作用USB供電、代碼下載（電阻TEST1、TEST就是起到跳線選擇的目的）。后級(jí)穩(wěn)壓電路將USB提供的+5V電壓降至+3.3V為整個(gè)系統(tǒng)供電（這里選擇RT9193原因有三：一其封裝相比AM1117擁有更小的尺寸以減小PCB的尺寸，二，整個(gè)系統(tǒng)的兩大核心芯片（單片機(jī)，無(wú)線模塊）都是超低功耗的理念設(shè)計(jì)故不需要搭載大功率的穩(wěn)壓片，三，貼片RT9193相比其他3.3V輸出的穩(wěn)壓片擁有更高的轉(zhuǎn)換效率

11、）；其外圍電路配置參考RT9193數(shù)據(jù)手冊(cè)。 圖3.5 USB接口電源電路3.2 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)軟件模塊采用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，分別對(duì)主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行編程下載，根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)要求，兩個(gè)模塊的程序流程圖如下：上電上電單片機(jī)初始化單片機(jī)初始化nRF24L01初始化配置子程序nRF24L01初始化配置子程序nRF24L01激發(fā)為接收模式nRF24L01激發(fā)為發(fā)射模式數(shù)據(jù)發(fā)射成功啟動(dòng)聲光報(bào)警 接收成功?nRF24L01激發(fā)為接收模式 NO nRF24L01激發(fā)為發(fā)射模式Y(jié)ES 接收成功? 內(nèi)線斷開(kāi) ？ NO YES 啟動(dòng)聲光報(bào)警 NO 置位短線標(biāo)志位 主機(jī) 從機(jī) 第四章 系統(tǒng)測(cè)試及誤差分析4.1測(cè)試儀器1.

12、 數(shù)字萬(wàn)用表：一臺(tái)2. 示波器：一臺(tái)3. 單片機(jī)仿真下載器：一臺(tái)4. 電腦：一臺(tái)4.2測(cè)試及性能分析系統(tǒng)硬件方案完成后，各模塊焊接、檢測(cè)完畢后，連線無(wú)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行測(cè)試。在報(bào)警發(fā)生后可有用戶通過(guò)按鍵對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行清除。 4、從機(jī)還預(yù)設(shè)了內(nèi)線的掉線檢測(cè)，即主從機(jī)在正常通信的狀態(tài)下，從機(jī) 會(huì)實(shí)時(shí)將自身的一根內(nèi)線信號(hào)上傳給主機(jī)并伴有燈光報(bào)警提示。第五章 結(jié)論 本系統(tǒng)以MSP430F1232超低功耗單片機(jī)作為主控核心和無(wú)線通信模塊（nRF2401）報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，可適合用于家庭防盜等。它具有如下功能：(1)主從模塊掉線報(bào)警功能(2)撤報(bào)功能(3)主機(jī)同步跟蹤從機(jī)接入的傳感器的變化參量

13、(4)報(bào)警功能。 發(fā)送電路和接收電路的采用兩塊相同PCB系統(tǒng)板， 本次設(shè)計(jì)的硬件與調(diào)試工作是先后步進(jìn)行的，即先進(jìn)行PCB硬件的設(shè)計(jì)，待硬件焊接完成后，進(jìn)入軟件編程，代碼編寫(xiě)分為主從兩個(gè)部分，各個(gè)部分子程序均采用模塊化編寫(xiě)；以便后續(xù)的代碼的調(diào)試檢錯(cuò)。 在發(fā)射接收程序的編寫(xiě)，程序?qū)懭胄酒院笥袝r(shí)沒(méi)有按照自己設(shè)想的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，就更次改寫(xiě)入，在幾次下來(lái)問(wèn)題解決的同時(shí)，自己的思路和視野也開(kāi)闊！ 由于時(shí)間問(wèn)題，該系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善，即接收機(jī)與用戶的通訊或者反饋，功能是讓用戶清楚你已經(jīng)接收到他發(fā)送的的信息，可以耐心等待你的處理。 該設(shè)計(jì)已經(jīng)通過(guò)調(diào)試，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所要求

14、的任務(wù)。 參考文獻(xiàn)1 林濤數(shù)字電子技術(shù)清華大學(xué)出版社20062 秦龍單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社20063 王增福穩(wěn)定電源使用電路選編電子工業(yè)出版社20034 沈建華MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐北京航空航天大學(xué)出版社20085 林濤模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)重慶大學(xué)出版社2001附 電路原理圖系統(tǒng)總體原理圖附圖1系統(tǒng)PCB版圖 部分代碼 主機(jī)代碼#include "msp430F1232.h"#include "Define.h"unsigned int counter=0,Timer=20;unsigned int Break_Tim

15、er;unsigned char Startup_flag=0,i; unsigned char Bell_flag =0;unsigned char Bell_sp=0; #pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void TimerAINT(void) if(Startup_flag) BELL_0; LED2_1; counter+; if(counter<15) LED1_0;if(Bell_sp)BELL_1; else LED1_1;if(Bell_sp)BELL_0;Bell_sp=0; if(counter>30) Startu

16、p_flag=0; counter=0; else Break_Timer+; if(Break_Timer>100) Break_Timer=100; LED2_0; if(!Bell_flag) BELL_1; else BELL_0; main() WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /禁止看門(mén)狗 LED_IO_set(); BELL_IO_set(); KEY_IO_set(); RF24L01_IO_set(); InitSys(); init_NRF24L01() ; InitTimerA();/定時(shí)器 A 初始化 LED1_1;LED3_1;LED2_1;

17、BELL_0; /delay_ms(300) ; LED2_0; BELL_1;delay_ms(300) ; BELL_0;LED2_1; while(1) Scan_KEY_Code();/掃描按鍵值 及 處理 SetRX_Mode(); if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf) /接收數(shù)據(jù) if(RxBuf4=0x29) Bell_sp=1; LED3_0; else LED3_1; if(RxBuf1=0x29) Startup_flag=1; Break_Timer=0; TxBuf1 = 0x29;/發(fā)送完后將TxBuf1設(shè)定成0xFF，以作狀態(tài)恢復(fù) TxBuf2 =

18、 0x55; for(i=10;i>0;i-) /重復(fù)發(fā)送 防止丟失 nRF24L01_TxPacket(TxBuf);/ 當(dāng)有按鍵后，不同按鍵發(fā)送不同數(shù)據(jù) SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF); delay_ms(50) ; TxBuf1 = 0xff;/發(fā)送完后將TxBuf1設(shè)定成0xFF，以作狀態(tài)恢復(fù) TxBuf2 = 0xff; 從機(jī)代碼#include "msp430F1232.h"#include "Define.h"unsigned int counter=0,Timer=0;unsigned int B

19、reak_Timer;unsigned char Startup_flag=0,i;unsigned char Bell_flag=0;unsigned char Bell_tab=0;#pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void TimerAINT(void) Timer+; if(Startup_flag) BELL_0; LED2_1; counter+; if(counter<15) LED1_0; else LED1_1; if(counter>25) Startup_flag=0; counter=0; else Break_Timer+; if(Break_Timer>140) Break_Timer=140; LED2_0; if(!Bell_flag) BELL_1; else BELL_0; main() WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /禁止看門(mén)狗 LED_IO_set(); BELL_IO_set(); KEY_IO_set(); RF24L01_IO_set(); InitSys(); init_NRF24L01() ; InitTimerA();/定時(shí)器 A 初始化 LED1_1;LED3_0;LED2_1; BELL_0;