基于MSP430的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 PAGE51 / NUMPAGES55基于MSP430的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文介紹了一種基于MSP430單片機(jī)與NRF24L01的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、NRF24L01無(wú)線模塊、電源管理模塊、復(fù)位電路等單元電路組成。該系統(tǒng)所用到的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)采用NRF24L01與集成芯片NETUSB2401L構(gòu)成，利用單片機(jī)的部ADC12進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用把轉(zhuǎn)換的結(jié)果部DMA暫時(shí)存儲(chǔ)在FLASH，通過(guò)SPI串口發(fā)送給NRF24L01，NRF24L01收到數(shù)據(jù)后通過(guò)無(wú)線發(fā)送給NETUSB24L01，在通過(guò)終端機(jī)進(jìn)行處理分析。它的核心控制器采用體積小，低功耗的單片機(jī)MSP430

2、實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于對(duì)于測(cè)試環(huán)境復(fù)雜的壓力、溫度等信號(hào)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸?shù)浇K端進(jìn)行處理分析。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)MSP430 ，NRF24L2401，無(wú)線傳輸 The wireless communication system design based on MSP430AbstractThis article describes a wireless communication system based on MSP430 MCU and NRF24L01 design. The system consists of the SCM system, the nRF24L01 a wireless mo

3、dule, power management module, the reset circuit unit circuit. The system used by the wireless transceiver system uses NRF24L01 and integrated chip NETUSB2401L of composition, use of the microcontrollers internal ADC12 analog signal and digital signal conversion, the results of the conversion applic

4、ation internal DMA to temporarily store in FLASH.SPI send nRF24L01 nRF24L01 data received through the wireless send NETUSB2401L through the terminal machine processing and analysis. Its core controller, small size, to achieve low-power microcontroller MSP430. The system is mainly used in real-time w

5、ireless transmission of complex test environment pressure, temperature and other signals to the terminal for processing and analysis.Keywords:SCM the MSP430，NRF24L2401，Wireless transmission目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328299636 1 引言 PAGEREF _Toc328299636 h 1 HYPERLINK l _Toc328299637 1.1課題的背景與

6、來(lái)源 PAGEREF _Toc328299637 h 1 HYPERLINK l _Toc328299638 1.2 無(wú)限傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc328299638 h 2 HYPERLINK l _Toc328299639 1.3 課題的意義 PAGEREF _Toc328299639 h 3 HYPERLINK l _Toc328299640 1.4 課題的設(shè)計(jì)容與優(yōu)勢(shì) PAGEREF _Toc328299640 h 3 HYPERLINK l _Toc328299641 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc328299641 h 5 HYPERLINK l _T

7、oc328299642 2.1 系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc328299642 h 5 HYPERLINK l _Toc328299643 2.2 整體電路圖 PAGEREF _Toc328299643 h 5 HYPERLINK l _Toc328299644 3 硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc328299644 h 7 HYPERLINK l _Toc328299645 3.1 電源管理電路 PAGEREF _Toc328299645 h 7 HYPERLINK l _Toc328299646 3.1.1電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc328299646 h 7 HYPER

8、LINK l _Toc328299647 3.1.2 LP2985芯片簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc328299647 h 7 HYPERLINK l _Toc328299648 3.2 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc328299648 h 8 HYPERLINK l _Toc328299649 3.2.1 MAX708芯片簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc328299649 h 8 HYPERLINK l _Toc328299650 3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc328299650 h 10 HYPERLINK l _Toc328299651 3.3 時(shí)鐘電路 PAGER

9、EF _Toc328299651 h 11 HYPERLINK l _Toc328299652 3.4 無(wú)線模塊電路 PAGEREF _Toc328299652 h 11 HYPERLINK l _Toc328299653 3.4.1 nRF24L01芯片簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc328299653 h 11 HYPERLINK l _Toc328299654 3.4.2 nRF24L01無(wú)線模塊電路 PAGEREF _Toc328299654 h 15 HYPERLINK l _Toc328299655 3.4.3 NETUSB2401無(wú)線模塊介紹 PAGEREF _Toc3282996

10、55 h 15 HYPERLINK l _Toc328299656 3.5 單片機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc328299656 h 16 HYPERLINK l _Toc328299657 3.5.1 MSP430的簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc328299657 h 16 HYPERLINK l _Toc328299658 3.5.2 MSP430的功能特性 PAGEREF _Toc328299658 h 17 HYPERLINK l _Toc328299659 3.6 MSP430部ADC12模塊 PAGEREF _Toc328299659 h 18 HYPERLINK l _To

11、c328299660 3.6.1 MSP430部AD12介紹 PAGEREF _Toc328299660 h 18 HYPERLINK l _Toc328299661 3.6.2 ADC12接地和噪聲的考慮 PAGEREF _Toc328299661 h 22 HYPERLINK l _Toc328299662 3.7 MSP430部DMA模塊 PAGEREF _Toc328299662 h 23 HYPERLINK l _Toc328299663 4 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc328299663 h 27 HYPERLINK l _Toc328299664 5 總結(jié) PAGEREF

12、_Toc328299664 h 32 HYPERLINK l _Toc328299665 附錄一：整體電路圖 PAGEREF _Toc328299665 h 34 HYPERLINK l _Toc328299666 附錄二：系統(tǒng)程序 PAGEREF _Toc328299666 h 35 HYPERLINK l _Toc328299667 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc328299667 h 49 HYPERLINK l _Toc328299668 致 PAGEREF _Toc328299668 h 511引言1.1課題的背景與來(lái)源無(wú)線通信是利用電磁波 HYPERLINK :/baike.b

13、aidu /view/54338.htm t _blank 信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，1897年M.G.馬可尼成功完成了在一個(gè)固定點(diǎn)與一艘拖船之間的無(wú)線通信試驗(yàn)后，標(biāo)志通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了無(wú)線領(lǐng)域的新階段。為了能夠區(qū)分不同的信號(hào)，通常以信號(hào)的頻率來(lái)做標(biāo)志，因此在無(wú)線通信技術(shù)中頻率是非常重要的資源。世界各國(guó)都有相關(guān)的無(wú)線電管理部門(mén)來(lái)負(fù)責(zé)管理本國(guó)的無(wú)線頻率資源，建設(shè)使用無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)都需要經(jīng)過(guò)這些部門(mén)的審批，并購(gòu)買(mǎi)一定圍頻率資源的使用權(quán)才可以開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。惟有如此，才能保證各種使用無(wú)線信號(hào)的行業(yè)之間不會(huì)互相沖突，各自在規(guī)定的頻率圍工作。另外在通信中常常需要傳輸?shù)男盘?hào)本身

14、是低頻率的信號(hào)，但為了能夠依照頻率的劃分來(lái)區(qū)分各種信號(hào)，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，把低頻信號(hào)通過(guò)一定的調(diào)制信號(hào)附著在特定的頻率上再發(fā)送到空間中，以避免造成信號(hào)間的無(wú)序干擾1。近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線 HYPERLINK :/baike.baidu /view/158690.htm t _blank 通信技術(shù)。自從MSP430單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，就以其體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的在智能儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信領(lǐng)域、以與醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。在儀器儀表領(lǐng)域，結(jié)合不同的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、頻率、溫度、流量、速度、

15、壓力、角度等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得一起儀表的數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用數(shù)字或電子電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備功率計(jì)、示波器以與分析儀2。單片機(jī)也可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，還可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。如今家用電器上基本都有采用單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、彩電、其他音箱視頻器材、再到電子天平設(shè)備，可謂五花八門(mén)，無(wú)所不在3。 現(xiàn)在的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便的與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備上都基本實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的

16、智能控制，從手機(jī)、機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日常工作中隨時(shí)可見(jiàn)的移動(dòng)、集群移動(dòng)通信、無(wú)線對(duì)講機(jī)等4。單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)備中的用途亦然很廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種智能分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備以與病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)等。對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用可謂是一種趨勢(shì)，并且這種趨勢(shì)將更加熱烈，將滲透到各個(gè)領(lǐng)域，各個(gè)方面。通過(guò)對(duì)于通信技術(shù)的學(xué)習(xí)，以與簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)，作為一名具備一定基礎(chǔ)知識(shí)的大學(xué)生，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)對(duì)于單片機(jī)的基本應(yīng)用，達(dá)到所學(xué)所用的目的。本課題是基于MSP430的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，課題響應(yīng)了時(shí)代的要求，有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于在數(shù)據(jù)采集環(huán)境中，干擾嚴(yán)重，環(huán)境復(fù)雜，有

17、線通信由于布線不合理與電磁干擾等因素的影響，對(duì)于數(shù)據(jù)的正確傳輸受到了很大的限制，導(dǎo)致誤碼率低，信號(hào)失真嚴(yán)重。為了滿足這個(gè)方面的不足，如何應(yīng)用解決本實(shí)際要求，開(kāi)發(fā)一款無(wú)線傳輸系統(tǒng)，可對(duì)于這些信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、低誤碼率的傳輸滿足要求十分必要。基于本方面的應(yīng)用要求，應(yīng)用MSP430單片機(jī)進(jìn)行控制與NRF24L01無(wú)線傳輸可以實(shí)現(xiàn)此目的1,4。1.2 無(wú)限傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)1成本廉價(jià)有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式則無(wú)需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個(gè)終端連接無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)和架設(shè)適當(dāng)高度的天線就可以了。相比之下用無(wú)線數(shù)傳模塊建立專(zhuān)用

18、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當(dāng)節(jié)省的。當(dāng)然在一些近距離的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，無(wú)線的通訊方式并不比有線的方式成本低，但是有時(shí)候?qū)嶋H的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境難以布線，客戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需要還是會(huì)選用無(wú)線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊。 2建設(shè)工程周期短 當(dāng)要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠(yuǎn)程站點(diǎn)相互連接通訊的時(shí)候，采用有線的方式，必須架設(shè)長(zhǎng)距離的電纜或者挖掘漫長(zhǎng)的電纜溝，這個(gè)工程周期可能就需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間，而用數(shù)傳模塊建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍枰茉O(shè)適當(dāng)高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無(wú)線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。 3適應(yīng)性好 有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的

19、應(yīng)用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候，將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力，而用無(wú)線數(shù)傳模塊建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制，所以說(shuō)用無(wú)線數(shù)傳模塊建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。 4 擴(kuò)展性好 在用戶組建好一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)之后，常常因?yàn)橄到y(tǒng)的需要增加新的設(shè)備。如果采用有線的方式，需要重新的布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來(lái)的通訊線路，但是如果采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)相連接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充了，相比之下有更好的擴(kuò)展性。 5 設(shè)備維護(hù)上

20、更容易實(shí)現(xiàn) 有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難與時(shí)找出故障點(diǎn)，而采用無(wú)線數(shù)傳模塊建立專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運(yùn)行3。1.3 課題的意義由于測(cè)試環(huán)境的惡劣，一些測(cè)量物體的運(yùn)動(dòng)，有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟季€困擾，一套系統(tǒng)能滿足這些測(cè)試要求，適合于對(duì)于復(fù)雜測(cè)試環(huán)境的數(shù)據(jù)采集傳輸，顯得十分必要。雖然動(dòng)態(tài)的壓力數(shù)據(jù)采集可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)，然而數(shù)據(jù)采集卡開(kāi)發(fā)成本較高，數(shù)據(jù)的采集也往往受限于某位置，靜止被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，這在一定程度上為測(cè)試帶來(lái)了不便，特別是針對(duì)于某些運(yùn)到參數(shù)的測(cè)量，如行走、運(yùn)到等，被測(cè)對(duì)象因限于測(cè)量設(shè)備電源線、數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L(zhǎng)度無(wú)法

21、展開(kāi)運(yùn)到。目前，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展日趨成熟，采用無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸具有成本低廉、適應(yīng)性好、擴(kuò)展性好以與開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)，針對(duì)于一些運(yùn)到物體某些參數(shù)的測(cè)量不便，以與復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)布線會(huì)產(chǎn)生較高的誤碼率，本文提出了一種以MSP430為核心，配以NRF24L01無(wú)線模塊傳輸數(shù)據(jù)，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的高速采集，又能夠準(zhǔn)確可靠地將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于一些在一定圍運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，從而省去了布線帶來(lái)的麻煩，還提高了傳輸效率。1.4 課題的設(shè)計(jì)容與優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)的主要功能：對(duì)采集的信號(hào)通過(guò)適配電路轉(zhuǎn)換后，在符合MSP430單片機(jī)的接口允許圍時(shí)輸出單片機(jī)，用置的ADC12進(jìn)行模擬信號(hào)

22、與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)通過(guò)SPI傳輸協(xié)議將處理后的信號(hào)發(fā)送給NRF24L01，在NRF24L01再將此信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送到NETUSB-24L01，NETUSB-24L01無(wú)線模塊自帶有控制接收的外圍電路和USB接口，可與計(jì)算機(jī)直接相連，對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，從而了解被測(cè)參數(shù)。本課題的優(yōu)勢(shì)：采用無(wú)線通信，免去了有線傳輸中的高額布線成本和復(fù)雜的抗干擾方案設(shè)計(jì)，并且可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的參量，其應(yīng)用靈活。在需要的情況下可以加入CD4501作為多路開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)在于數(shù)據(jù)的多路采集，拓展性強(qiáng)。由于采用的MSP430單片機(jī)，其以低功耗，體積小，功能模塊強(qiáng)而突出，使得本通信系統(tǒng)低功耗，減小了對(duì)于電源的成本，更多

23、的模塊功能使得對(duì)于系統(tǒng)的升級(jí)應(yīng)用提供了很大的方便。MSP430單片機(jī)是高度集成芯片，采用集成芯片設(shè)計(jì)后，對(duì)于電路的維護(hù)，檢修帶來(lái)了很大的方便。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)模塊主要由上位機(jī)硬件電路和下位機(jī)硬件電路組成。其主要功能是完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的傳輸。上位機(jī)硬件電路由計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件、NETUSB-24L01無(wú)線模塊組成。NETUSB-24L01無(wú)線模塊自帶有控制接收的外圍電路和USB接口，可與計(jì)算機(jī)直接相連。其使用簡(jiǎn)單、易與掌握。下位機(jī)硬件電路選擇MSP430FG4618作為核心的控制芯片，主要功能是完成模擬信號(hào)的采集、接收上位機(jī)發(fā)送的無(wú)線通訊命令，并能夠?qū)/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量用D

24、MA傳送給FLASH進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)SPI模式傳遞給nRF24L01，數(shù)據(jù)暫存至TX_FIFO中。SPI串口速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)已確定610。系統(tǒng)框圖如下：MSP430FG4618nRF24L01NETUSB2401L信號(hào)適配電路A/DDMA AA計(jì)算機(jī)串口USB接口 天線天線圖2.1 系統(tǒng)框圖2.2整體電路圖整體電路圖主要包括NRF24L01無(wú)線模塊和MSP430控制模塊。MSP430摸塊電路圖設(shè)計(jì)相對(duì)而言比較復(fù)雜，其中電源管理電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，也要考慮到高頻收發(fā)電路布線的注意事項(xiàng)，這是主控電路的重點(diǎn)與難點(diǎn)。其中復(fù)位電路模塊采用MAX708芯片，電源模塊采用LP2985將5V的電

25、眼轉(zhuǎn)換為MSP430需要的電壓3.3V，輸出電壓也比較穩(wěn)定，紋波少。時(shí)鐘選擇芯片SG350SCF，作為MSP430的主系統(tǒng)是時(shí)鐘，頻率為8M。主控芯片則選擇部資源豐富，低功耗、體積小的MSP430單片機(jī)。無(wú)線模塊選用NRF24L01無(wú)線收發(fā)芯片，其配置比較簡(jiǎn)單。整體電路如下：圖2.2 整體電路圖3 硬件電路設(shè)計(jì)主要由電源管理模塊，復(fù)位電路模塊，時(shí)鐘模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，無(wú)線模塊，DMA模塊等組成。3.1 電源管理電路3.1.1電路設(shè)計(jì)因?yàn)镸SP430FG4618單片機(jī)工作電壓為直流3.3V，且底層電路功耗很小。電源的設(shè)計(jì)的好壞決定了電壓輸出的穩(wěn)定性，從而決定單片機(jī)是否能穩(wěn)定工作。本電源的設(shè)計(jì)采用

26、LP2985將5V的電壓轉(zhuǎn)換為3.3V，此芯片低噪聲低壓差。為了降低干擾，采用了小電容與地連接11。具體電路如圖3-3：圖3.1 電壓變換模塊電路圖3.1.2 LP2985芯片簡(jiǎn)介 芯片優(yōu)勢(shì):該芯片有能力提供150mA連續(xù)負(fù)載電流，有過(guò)熱保護(hù)。有低漏失，低靜態(tài)電流，該穩(wěn)壓器允許使用小，價(jià)格低廉的瓷電容，降低設(shè)計(jì)成本。另外還具有低噪聲，小包裝的優(yōu)勢(shì)。結(jié)構(gòu)框圖如下:圖3.2 LP2985結(jié)構(gòu)框圖3.2復(fù)位電路3.2.1 MAX708芯片簡(jiǎn)介概述：MAX708 是一種微處理器電源監(jiān)控芯片，可同時(shí)輸出高電平有效和低電平有效的復(fù)位信號(hào)。復(fù)位信號(hào)可由VCC電壓、手動(dòng)復(fù)位輸入、或由獨(dú)立的比較器觸發(fā)。獨(dú)立的比

27、較器可用于監(jiān)視第二個(gè)電源信號(hào)，為處理器提供電壓跌落的預(yù)警功能。這一功能是為器件發(fā)出復(fù)位信號(hào)前的正常關(guān)機(jī)、向操作者發(fā)送警報(bào)、或電源切換而考慮的。MAX708 提供 3種域值電平可供選擇。 性能： RESET 信號(hào)/RESET 信號(hào)輸出域值值為1.25V 用于電源失效或低電源警告的獨(dú)立比較器手動(dòng)復(fù)位輸入需要100 uA 的電源電流復(fù)位域值為2.63V 2.93V 3.08 V在VCC = 1 V 時(shí)能提供有效的 RESET 信號(hào)應(yīng)用：電池供應(yīng)的器件微處理器臨界狀態(tài)監(jiān)控控制器便攜式工具芯片引腳圖：圖3.3 MAX708引腳圖MAX708是電壓監(jiān)測(cè)芯片，當(dāng)輸入電壓低于某個(gè)值是，708產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。MA

28、X708的引腳使用說(shuō)明：MAX708VCC電源MAX708GND地MAX708 RS復(fù)位輸出（高電平的復(fù)位信號(hào)），即輸出高電平的復(fù)位信號(hào)MAX708/RS復(fù)位輸出（低電平的復(fù)位信號(hào)），即輸出低電平的復(fù)位信號(hào)MAX708 /MR手動(dòng)復(fù)位(manual reset)。當(dāng)這一端的電壓低于0.8V時(shí)，RS端和/RS端有信號(hào)產(chǎn)生MAX708 PF1電壓失敗輸入端。當(dāng)這一端電平低于1.25V時(shí)，/PF0變?yōu)榈碗娖健．?dāng)這一腳不用時(shí)，將它接地或接VCCMAX708 /PF0電壓失敗輸出端。一般懸空不用MAX708 NC沒(méi)連接原理框圖：圖3.4 MXX708原理框圖3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)電路由MXA708復(fù)位

29、芯片、電阻、PNP三極管、按鍵、發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成。當(dāng)按鍵按下時(shí)，/MR引腳為0.7V的低電平，在/RESET引腳產(chǎn)生信號(hào)，輸送給體統(tǒng)，使單片機(jī)復(fù)位。按鍵的同時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，提示系統(tǒng)復(fù)位12。圖3.5 復(fù)位電路3.3 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路采用集成的四腳8M晶體振蕩器SG350SCF-8M，作為單片機(jī)MSP430的主系統(tǒng)時(shí)鐘,該電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，連接方便13。電路設(shè)計(jì)圖如下:圖3.6 時(shí)鐘電路3.4 無(wú)線模塊電路與單片機(jī)相連接的無(wú)線模塊采用nRF24L01芯片，與電腦相連的選擇NETUSB-2401芯片，NETUSB-24L01無(wú)線模塊自帶有控制接收的外圍電路和USB接口，可與計(jì)算機(jī)直接相連。無(wú)線傳

30、輸技術(shù)有無(wú)線傳輸藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth Technology )，ZigBee（IEEE 802.15.4），IrDA，(Infrared) 紅外技術(shù)，Wi-Fi(IEEE 802.11)：W ireless Fidelity，UWB (Ultra-Wideband), nRF2401L射頻收發(fā)芯片。其中IrDA (Infrared) 紅外傳輸波長(zhǎng)短，對(duì)障礙物的衍射能差； W i-F i 覆蓋圍很廣，可達(dá)100 m ,但是其電波易受干擾； U V B 技術(shù)目前只有在美國(guó)官方承認(rèn)；ZigBee 技術(shù)和藍(lán)牙接近，但大多時(shí)候處于睡眠模式，適合于不需實(shí)時(shí)傳輸或連續(xù)更新的場(chǎng)合； nRF24L01

31、單片射頻收發(fā)芯片，2.4 GHz 頻段，采用G F SK 調(diào)制時(shí)的數(shù)據(jù)速率為高速率8M bps，高于藍(lán)牙，具有高數(shù)據(jù)吞吐量,程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單?？紤]到實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),選擇nRF24L01芯片作為無(wú)線傳輸芯片14,15。3.4.1 nRF24L01芯片簡(jiǎn)介nRF24L01 是一款工作在2.42.5GHz 世界通用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SchockBurstTM 模式控制器、功率放大器晶體振蕩器、調(diào)制器、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。極低的電流消耗：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6dBm 時(shí)電流消耗為9.0mA，接收模式時(shí)

32、為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。結(jié)構(gòu)方框圖:圖3.7 nRF4L01 與外部接口nRF24L01芯片引腳圖:圖3.8 nRF24L01芯片引腳圖nRF24L01引腳與功能圖3.9 nRF24L01引腳與功能說(shuō)明工作模式：nRF24L01可以設(shè)置為以下幾種主要的模式圖3.10 nRF24L01主要工作模式nRF24L01 在不同模式下的引腳功能：圖3.11 nRF24L01引腳功能nRF24L01所有的配置都在配置寄存器中，所有寄存器都是通過(guò)SPI口進(jìn)行配置的。SPI接口： SPI接口是標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口，其最大的數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps。大多數(shù)寄存器可讀。SPI指令設(shè)置： CS

33、N為低后SPI接口等待執(zhí)行指令，每條指令的執(zhí)行都必須通過(guò)一次CSN由高到低的變化。中斷：nRF24L01的終端引腳（IRQ）為低電平觸發(fā)，當(dāng)狀態(tài)寄存器TX-DX，RX-DR或MAX-RT為高時(shí)觸發(fā)中斷。當(dāng)MCU給中斷源寫(xiě)1時(shí)，中斷引腳被禁止。可屏蔽中斷可以被IRQ中斷屏蔽。通過(guò)設(shè)置可屏蔽中斷位為高，則中斷響應(yīng)被禁止。默認(rèn)狀態(tài)所有的中斷源是被禁止的。SPI時(shí)序：Sn-狀態(tài)寄存器位；Dn-數(shù)據(jù)位。圖3.12 SPI讀操作時(shí)序圖圖3.13 SPI寫(xiě)操作時(shí)序圖圖3.14 SPI NOP 操作時(shí)序圖3.4.2 nRF24L01無(wú)線模塊電路本模塊由于設(shè)計(jì)主要共能是與單片機(jī)MSP340進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并將收到

34、的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絅ETUSB2401， NETUSB2401同過(guò)USB與計(jì)算機(jī)相連。所用引腳如圖，其他采用懸空處理16。圖3.15 nRF24L01無(wú)線模塊電路3.4.3 NETUSB2401無(wú)線模塊介紹NetUSB-2401為USB接口無(wú)線通信模塊，采用2.4GHz全球開(kāi)放頻段免許可證使用，外形小巧（USB大?。?，最大傳輸數(shù)率達(dá)2Mbps，適用于室通過(guò)電腦無(wú)線遙控，無(wú)線數(shù)據(jù)采集等。性能與特點(diǎn)：(1) 2.4Ghz全球開(kāi)放頻段免許可證使用(2) 最高工作速率2Mbps，高效GFSK調(diào)制，適合短距離無(wú)線控(3) 125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要(4) 置硬件CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多

35、點(diǎn)通信地址控制(5) 低功耗1.93.6V 工作，Power down 模式下?tīng)顟B(tài)僅為1uA(6) 可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)(7) 提供二次開(kāi)發(fā)包，提供實(shí)例源代碼，無(wú)需掌握USB驅(qū)動(dòng)和USB協(xié)議以與無(wú)線通信協(xié)議，只需要通過(guò)軟件編程來(lái)控制無(wú)線收發(fā)(8) 室通訊距離約為1530米，看具體環(huán)境和通信速率而定(9) 模塊尺寸: U盤(pán)大小 (可以根據(jù)需要定制外觀和尺寸)圖3.16 NETUSB2401實(shí)物圖片3.5 單片機(jī)控制模塊3.5.1 MSP430的簡(jiǎn)介 MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)儀器（TI）1996年開(kāi)始向市場(chǎng)推出的一種超低功耗擁有精簡(jiǎn)指令集（RISC ）處

36、理器的混合信號(hào)（Mixed Signal Processor）。由于它針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用需求，將多個(gè)不同的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，所以稱(chēng)之為混合信號(hào)處理器。該系列單片機(jī)多用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中2。3.5.2 MSP430的功能特性低電源電壓圍：1.8V至3.6V超低功耗：主動(dòng)模式:400微安在1MHz，2.2V時(shí) 待機(jī)模式：2.2微安 關(guān)閉模式（RAM保持）：0.35微安有五種省電模式，在不到6微妙就從待機(jī)模式下喚醒16位RISC構(gòu)架，擴(kuò)展存，125ns指令周期時(shí)間三通道部DMA12位A/D轉(zhuǎn)換器具有部參考，采樣保持和自動(dòng)掃描功能16位3路Timer-A比較寄

37、存器16位7路Timer-B比較寄存器電源電壓監(jiān)控器可編程電平檢測(cè)串行通信接口（USART1）,可以通過(guò)軟件選擇同步USRT或同步SPI通用串行通信接口：增強(qiáng)型USRT支持自動(dòng)波特率檢測(cè) IrDA編程器和解碼器 同步SPI I2C總線標(biāo)志MSP430引腳圖: 圖3.17 MSP430引腳分布圖3.6 MSP430部ADC12模塊3.6.1 MSP430部AD12介紹這個(gè)ADC12模塊支持快速12位模數(shù)轉(zhuǎn)換。這個(gè)模塊包含12位的核、部參考和16位的轉(zhuǎn)換控制緩沖寄存器，這個(gè)轉(zhuǎn)換控制緩沖允許16通道的信號(hào)獨(dú)立轉(zhuǎn)換不受CPU的干預(yù)2。ADC12特點(diǎn)包括:大于200 ksps最大轉(zhuǎn)化率12位轉(zhuǎn)換器沒(méi)有失

38、蹤的代碼采樣與可編程，采樣周期用軟件或計(jì)時(shí)器控制。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)的軟件,Timer_A,或Timer_B軟件可選片上參考電壓一代(1.5 V或2.5 V)軟件可選的部或外部引用八個(gè)單獨(dú)配置外部輸入通道(12個(gè)MSP430FG43x和MSP430FG461x設(shè)備)轉(zhuǎn)換頻道為部溫度傳感器,AVCC,和外部引用獨(dú)立channel-selectable參考來(lái)源為正和負(fù)引用選擇轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源,重復(fù)單次轉(zhuǎn)換、順序與重復(fù)序列ADC12的功能模塊；參考電壓發(fā)生器；AD都需要一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)，通常為電壓基準(zhǔn)。ADC12置參考電源，而且參考電壓有6種可編程選擇，分別為VR+與VR-的組合。其中VR+有：AVCC（模擬電源正端）

39、 VREF+（A/D轉(zhuǎn)換器部參考電源的輸出正端） VeREF+(外部參考電源的正輸入端)VR-有： AVSS（ 電源負(fù)端） VREF-或VeREF-（A/D轉(zhuǎn)換器部或者外部參考電源負(fù)端）2. 模擬多路器： 對(duì)多個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換時(shí)，由于A/D只有一個(gè)轉(zhuǎn)換核，每次只能選通一個(gè)信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換。ADC12配置有8路外部通道和4路部通道：8路外部通道：A0A7實(shí)現(xiàn)外部8路模擬信號(hào)的輸入4路部通道：VeREF+，VREF-或VeREF-，（AVCC-AVSS）/2，片溫度傳感器的輸出。具有采樣和保持功能的12位轉(zhuǎn)換器核：ADC12是一個(gè)12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并能夠?qū)?shù)據(jù)保存在轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器中。該核可

40、以可編程的參考電壓（VR+和VR_）定義轉(zhuǎn)換的最大值和最小值。當(dāng)輸入模擬電壓等于或者高于VR+shi ,ADC12輸出滿量程值0FFFH，當(dāng)輸入小于或者等于VR+時(shí)，ADC12輸出0。輸入模擬電壓的最終結(jié)果滿足公式： (式3.1)采樣與轉(zhuǎn)換所需的時(shí)序控制例如：ADC12CLK轉(zhuǎn)換時(shí)鐘、SAMPCON采樣與轉(zhuǎn)換信號(hào)、SHT控制的采樣周期、SHS控制的采樣觸發(fā)來(lái)源選擇、ADC12SSEL選擇的核時(shí)鐘源與ADC12DIV選擇的分頻系數(shù)。轉(zhuǎn)換結(jié)果緩存ADC112共有12個(gè)轉(zhuǎn)換通道，設(shè)置了16個(gè)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器，用于暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果，合理設(shè)置后，ADC12硬件會(huì)自動(dòng)將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到相應(yīng)的ADC12MEM寄存器中。

41、每個(gè)轉(zhuǎn)換器ADC12MEMx都有相應(yīng)的控制寄存器ADC12CTLx?？刂萍拇嫫骺刂聘鱾€(gè)轉(zhuǎn)換寄存器必須選擇的轉(zhuǎn)換條件。6. 相關(guān)寄存器:轉(zhuǎn)換控制寄存器：ADC12CTL0與ADC12CTL1中斷控制寄存器：ADC12IFG、ADC12IE控制寄存器：ADC12MCTL0ADC12MCTL15存儲(chǔ)寄存器：ADC12MEM0ADC12MEM15ADC提供的四種轉(zhuǎn)換模式：?jiǎn)瓮ǖ绬卧~轉(zhuǎn)換序列通道單詞轉(zhuǎn)換單通道多次轉(zhuǎn)換序列通道多次轉(zhuǎn)換圖3.18 MSP430部ADC12方框圖拓展示例模式:SHP=0，SHI長(zhǎng)度決定采樣時(shí)間長(zhǎng)度。擴(kuò)展示例模式時(shí)序圖:圖3.19 拓展模式轉(zhuǎn)換時(shí)序圖脈沖示例模式：SHP=1，S

42、HI用來(lái)觸發(fā)采樣。脈沖示例模式時(shí)序圖：圖3.20 脈沖模式轉(zhuǎn)換時(shí)序圖3.6.2 ADC12接地和噪聲的考慮為了提高AD轉(zhuǎn)換的精度，必須考慮好噪聲的處理，加上匹配的電容有助于消除噪聲，從而提高轉(zhuǎn)換的精確性。本設(shè)計(jì)根據(jù)MSP430的使用手冊(cè)，采用了10uF的有極性電容和100nF的無(wú)極性性電容進(jìn)行減弱噪聲影響17。電路設(shè)計(jì)如下:圖3.21 ADC12去噪電路3.7 MSP430部DMA模塊直接存儲(chǔ)器存取(DMADirect Memory Access)方式是用硬件實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間或存儲(chǔ)器與IO設(shè)備之間直接進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳送，不需要CPU的干預(yù)。這種方式通常用來(lái)傳送數(shù)據(jù)塊。MSP430f16x系

43、列單片機(jī)部含有DMA模塊，而且?guī)缀醪克型庠O(shè)都可以觸發(fā)DMA開(kāi)始存取數(shù)據(jù)2。硬件介紹：MSP430F15X/16X 系列單片機(jī)具有DMA 控制器，從而能夠?yàn)閿?shù)據(jù)高速傳輸提供保證。例如，通過(guò)DMA控制器可以直接將ADC 轉(zhuǎn)換存貯器的容傳到RAM 單元。MSP430系列單片機(jī)擴(kuò)展的DMA具有來(lái)自所有外設(shè)的觸發(fā)器，不需要CPU的干預(yù)即可提供先進(jìn)的可配置的數(shù)據(jù)傳輸能力，從而加速了基于MCU的信號(hào)處理進(jìn)程，DMA傳輸?shù)挠|發(fā)來(lái)源對(duì)CPU 來(lái)說(shuō)是完全透明的，DMA控制器可在存與外部與外部硬件之間進(jìn)行精確的傳輸控制。DMA 消除了數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間以與各種開(kāi)銷(xiāo)，從而可以解放16為RISC CPU，以便其將更多的

44、時(shí)間用于處理數(shù)據(jù)，而非執(zhí)行正在處理的任務(wù)2。MSP430F16x系列單片機(jī)的DMA模塊有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳送不需要CPU介入，完全由DMA控器自行管理。在整個(gè)地址空間圍傳輸數(shù)據(jù)，塊方式傳輸可達(dá)65536字節(jié)；能夠提高片外設(shè)數(shù)據(jù)吞吐能力，實(shí)現(xiàn)高速傳輸，每個(gè)字或者字節(jié)的傳輸僅需要2個(gè)MCLK；減少系統(tǒng)功耗，即使在片外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入或輸出時(shí)，CPU也可以處于超低功耗模式而不需喚醒；字節(jié)和字?jǐn)?shù)據(jù)可以混合傳送：DMA傳輸可以是字節(jié)到字節(jié)、字到字、字節(jié)到字或者字到字節(jié)。當(dāng)字到字節(jié)傳輸時(shí)，只有字中較低字節(jié)能夠傳輸，當(dāng)從字節(jié)到字傳輸時(shí)，傳輸?shù)阶值牡妥止?jié)，高字節(jié)被自動(dòng)清零；四種傳輸尋址模式：固定地址到固定地址、固

45、定地址到塊地址、塊地址到固定地址以與塊地址到塊地址；觸發(fā)方式靈活：邊沿或者電平觸發(fā)。單個(gè)、塊或突發(fā)塊傳輸模式：每次觸發(fā)DMA操作，可以根據(jù)需要傳輸不同規(guī)模的數(shù)據(jù)。DMA的四種尋址模式如下圖所示：圖3.22 DMA四種尋址模式DMA控制器模塊：3個(gè)獨(dú)立的傳輸通道：通道0、通道1和通道2。每個(gè)通道都有源地址寄存器、目的地址寄存器、傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寄存器和控制寄存器。每個(gè)通道的觸發(fā)請(qǐng)求可以分別允許和禁止；可配置的通道優(yōu)先權(quán)：優(yōu)先權(quán)裁決模塊，傳輸通道的優(yōu)先級(jí)可以調(diào)整，對(duì)同時(shí)有觸發(fā)請(qǐng)求的通道進(jìn)行優(yōu)先級(jí)裁決，確定哪個(gè)通道的優(yōu)先級(jí)最高。MSP430的DMA控制器可以采用固定優(yōu)先級(jí)，還可以采用循環(huán)優(yōu)先級(jí)。程序命令

46、控制模塊，每個(gè)DMA通道開(kāi)始傳輸之前，CPU要編程給定相關(guān)的命令和模式控制，以決定DMA通道傳輸?shù)念?lèi)型；可配置的傳送觸發(fā)器：觸發(fā)源選擇模塊，DMAREQ（軟件觸發(fā)）、Timer_ACCR2輸出、Timer_BCCR2輸出、I2C 數(shù)據(jù)接收準(zhǔn)備好、I2C 數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備好、USART接收發(fā)送數(shù)據(jù)、DAC12模塊DAC12IFG、ADC12模塊的ADC12IFGx、DMAxIFG、DMAE0 外部觸發(fā)源。并且還具有觸發(fā)源擴(kuò)充能力。DMA有六種傳輸模式：?jiǎn)巫只蛘邌巫止?jié)傳輸；塊傳輸；突發(fā)塊傳輸；重復(fù)單字或者單字節(jié)傳輸；重復(fù)塊傳輸；重復(fù)突發(fā)塊傳輸。前三個(gè)，傳輸完成后DMAEN自動(dòng)復(fù)位；再次傳輸時(shí)需要重新置

47、位DMAEN位以使能DMA通道。后三個(gè)為重復(fù)模式，一次傳輸完成后，DMAEN不復(fù)位；再次出發(fā)時(shí)，可以再次啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。六種傳輸模式通過(guò)DMADTx寄存器設(shè)置。1 單字或者單字節(jié)傳輸：DMA 通道被定義為單字或者單字節(jié)傳輸模式，每個(gè)字或者字節(jié)的傳輸都要觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)。設(shè)置DMADTx=0 就定義了單字或者單字節(jié)傳輸模式，規(guī)定的傳輸完畢后DMAEN 位自動(dòng)清除，如果需要再次傳輸，必須重新置位DMAEN。如果設(shè)置DMADTx4 為重復(fù)單字或者單字節(jié)傳輸模式，DMAEN 位一直保持置位，每次觸發(fā)伴隨一次傳輸。DMAxSZ 寄存器保存?zhèn)鬏數(shù)膯卧獋€(gè)數(shù)，如果該寄存器為0，則沒(méi)有傳輸。傳輸之前DMAxSZ 寄存

48、器的值寫(xiě)入到一個(gè)臨時(shí)的寄存器中，每次操作之后DMAxSZ 做減操作。當(dāng)DMAxSZ減為零的時(shí)候，它所對(duì)應(yīng)的臨時(shí)寄存器將原來(lái)的值重新置入DMAxSZ，同時(shí)相應(yīng)的DMAIFG標(biāo)志置位。2 塊傳輸模式：在塊傳輸模式，每次觸發(fā)可以傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)塊。設(shè)置DMADTx=1 為塊傳輸模式，每個(gè)數(shù)據(jù)塊傳輸完畢，DMAEN 位自動(dòng)清除，在觸發(fā)傳輸下一個(gè)數(shù)據(jù)塊之前，該位要被重新置位。在傳輸某個(gè)數(shù)據(jù)塊期間，其他的傳輸請(qǐng)求將被忽略。設(shè)置DMADTx=5 為重復(fù)塊傳輸模式，某個(gè)數(shù)據(jù)塊傳輸完畢，DMAEN 位仍然保持置位，之后，新的觸發(fā)可以引起又一次數(shù)據(jù)塊傳送。DMAxSZ 寄存器保存數(shù)據(jù)塊所包含的單元個(gè)數(shù)。DMASRCI

49、NCR 和DMADSTINCR 反映在數(shù)據(jù)塊傳輸過(guò)程中的目的地址和源地址的變化情況。在塊傳輸或者重復(fù)塊傳輸過(guò)程中，DMAxSA，DMAxDA，DMAxSZ 寄存器的值寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的臨時(shí)寄存器中，DMAxSA，DMAxDA寄存器所對(duì)應(yīng)的臨時(shí)值在塊傳輸過(guò)程中增加或者減少，而DMAxSZ 在塊傳輸過(guò)程中減計(jì)數(shù)，始終反映當(dāng)前數(shù)據(jù)塊還有多少單元沒(méi)有傳輸完畢，當(dāng)DMAxSZ 減為0，它所對(duì)應(yīng)的臨時(shí)寄存器將原來(lái)的值重新置入DMAxSZ，同時(shí)相應(yīng)的DMAIFG被置位。在塊傳輸過(guò)程中，CPU 暫停工作，不參與數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)塊需要2MCLKDMAxSZ 個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)每個(gè)數(shù)據(jù)塊傳輸完畢，CPU 按照暫停前的狀態(tài)重

50、新開(kāi)始執(zhí)行。3 突發(fā)塊傳輸模式：這個(gè)和塊傳輸模式類(lèi)似，只不過(guò)每傳輸4個(gè)字或字節(jié)，DMA釋放部總線，CPU運(yùn)行2個(gè)MCLK周期；在傳輸過(guò)程中CPU有20%的執(zhí)行時(shí)間，而塊傳輸需要等DMA完全傳送完之后，CPU方能運(yùn)行。DMA觸發(fā)源：每個(gè)通道的觸發(fā)源有DMAxTSELx位進(jìn)行控制的，這些位必須在DMAEN位為0是進(jìn)行設(shè)置，否則可能出現(xiàn)不可預(yù)料的DMA觸發(fā)。4 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是依靠硬件和軟件的相互結(jié)合，硬件決定了系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和特性，而軟件則是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靈魂，對(duì)硬件進(jìn)行控制，兩者缺一不可，相輔相成。本系統(tǒng)的軟件分為主程序和子程序。主程序控制整個(gè)系統(tǒng)，控制和協(xié)調(diào)各個(gè)執(zhí)行模塊。子程序?qū)崿F(xiàn)具體的相關(guān)

51、共能。本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)處理子程序等等1820。程序的功能有：1） 對(duì)所需要的模塊進(jìn)行初始化（如DCO初始化、端口初始化、SPI初始化、nRF24L01初始化、定時(shí)器初始化等）2）數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)3）用無(wú)線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)主流程圖: 開(kāi)始配置nRF24L01為接收狀態(tài)是否接收到55？配置各模塊ADC采集數(shù)據(jù)N Y存儲(chǔ)到FLASH無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)圖4.1 主流程圖部分程序:/數(shù)據(jù)處理部分void Data_Pro(unsigned char *rx_buf) if(nRF24L01_RxPacket(rx_buf)=1) /判斷是否接收到數(shù)據(jù) unsigned char *FL

52、ASHADD; / FLASH地址指針 while(&FLASHADD!=0) /發(fā)送數(shù)據(jù) TxBuf0=0 xEB; /寫(xiě)第一個(gè)字節(jié)容 TACCTL0 = CCIE; /開(kāi)啟AD轉(zhuǎn)換定時(shí)器 _EINT(); /允許中斷 Delay(8000); /延時(shí)，等待系統(tǒng)穩(wěn)定 nRF2401_SetRXinit(); /配置為接收狀態(tài)，等待接收新的命令 Delay(8000); /等待系統(tǒng)穩(wěn)定，也為了和上位機(jī)速度匹配 else /沒(méi)有接收到數(shù)據(jù) nRF2401_SetRXinit();/配置為接收狀態(tài)，繼續(xù)等待，直到檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)為止 Delay(8000);初始化流程圖:DCO初始化端口初始化SPI

53、初始化擦除AD初始化nRF24L01初始化定時(shí)器初始化DMA初始化 關(guān)閉看門(mén)狗配置為接收狀態(tài)圖4.2 初始化流程圖判斷是否接收到數(shù)據(jù)：開(kāi)始Y 配置24L01為接收態(tài)讀取24L01狀態(tài)寄存器的值接收為55？通信正常配置24L01為發(fā)送態(tài)N 圖4.3 通信測(cè)試模塊采集存儲(chǔ)模塊流程圖：N Y 啟動(dòng)ADC模塊啟動(dòng)DMA模塊FLASH擦除寫(xiě)FLASH開(kāi)始判斷是否寫(xiě)滿83K退出圖4.4 采集存儲(chǔ)模塊m代計(jì)數(shù)器值，取值圍為0-31。無(wú)線發(fā)送模塊程序：讀FLASHm=0，讀一位，計(jì)數(shù)器m+1m=31?發(fā)送數(shù)據(jù)YN通信是否正常退出開(kāi)始圖4.5 無(wú)線發(fā)送模塊流程圖5 總結(jié)通過(guò)查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)了MSP430FG4

54、618單片機(jī)以與nRF24L01無(wú)線收發(fā)芯片，以與MAX708、LP2809芯片，最終完成了基于無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要的功能是完成對(duì)于外部模擬信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理，并通過(guò)nRF24L01芯片發(fā)送出去，接收芯片接收到信號(hào)后，把數(shù)據(jù)傳遞給終端機(jī)。終端機(jī)通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以了解所接收信號(hào)的性質(zhì)。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的方案選擇體會(huì)：對(duì)于AD的選擇：可選方案有外部AD與部ADC12為了滿足通信速度的匹配AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)緩存方案：用外加的FIFO進(jìn)行緩存或用部的FLASH模塊。在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在AD的選擇上我采用部的ADC12經(jīng)行AD轉(zhuǎn)換，用部的FLASH模塊經(jīng)行數(shù)據(jù)緩存。在外加上適當(dāng)?shù)碾娙?/p>

55、對(duì)ADC12經(jīng)行減弱干擾處理后，ADC12的轉(zhuǎn)換可靠性可以和一般的外部AD相媲美，并且MSP430的部ADC12資源豐富，使其配置更加靈活，也能降低設(shè)計(jì)成本，符合電子設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則。在數(shù)據(jù)緩存方案的選擇上，我選用了用MAP430單片機(jī)部FLASH，由于MSP430單片機(jī)的部FLASH資源豐富，容量達(dá)116KB，可以存儲(chǔ)較多的采樣轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，又ADC12的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器可以直接通過(guò)MDA方式傳遞到FLASH經(jīng)行存儲(chǔ)。此方案的選擇可以滿足數(shù)據(jù)傳輸速度不匹配的問(wèn)題，還能加深對(duì)于MSP430單片機(jī)模塊功能的了解與應(yīng)用。如果采用FIFO進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，會(huì)讓設(shè)計(jì)成本大大提高，也讓電路設(shè)計(jì)變得繁瑣，不便于

56、調(diào)試，檢修。所以我覺(jué)得選擇的部FLASH緩存更合適。在程序設(shè)計(jì)方面，通過(guò)查閱了關(guān)于MSP430應(yīng)用資料，以與學(xué)習(xí)MSP430的使用的相關(guān)視頻，再加上指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，采用由模塊到系統(tǒng)的突破方法。首先是學(xué)習(xí)一些基本的編程流程，思想。在逐個(gè)的了解MSP430的各個(gè)功能，當(dāng)對(duì)功能模塊掌握清楚之后在把模塊功能結(jié)合起來(lái)，經(jīng)行調(diào)試就變得簡(jiǎn)單了。比當(dāng)初一開(kāi)始就系統(tǒng)的學(xué)更有效多了。在四個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)下。順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程過(guò)對(duì)于方案的反復(fù)更正，對(duì)各個(gè)模塊的優(yōu)化，了解了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。也讓以前學(xué)習(xí)的知識(shí)得到了應(yīng)用，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用以與所需資料的如何獲取有了更多的認(rèn)識(shí)

57、。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)英文材料的閱讀的困難，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程顯得比較艱難，對(duì)于設(shè)計(jì)理解不是很透徹，從而犯過(guò)很多低級(jí)的錯(cuò)誤。對(duì)與無(wú)線終端的接收處理部分，限于時(shí)間和能力有限，不能完成。這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然大學(xué)四年學(xué)習(xí)了不少專(zhuān)業(yè)知識(shí)，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，能力依舊十分欠缺，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己的能力得到不斷的提升，完成更多的挑戰(zhàn)。附錄 一：整體電路圖附錄 二：系統(tǒng)程序#include #define IDLE 0 x00 / 閑置，沒(méi)有中斷請(qǐng)求#define TX_DS

58、 0 x20 / TX 數(shù)據(jù)發(fā)送#define RX_DR 0 x40 / RX 數(shù)據(jù)接收#define TX_ADR_WIDTH 5 / 5 字節(jié)發(fā)送地址寬度#define RX_ADR_WIDTH 5 / 5 字節(jié)接收地址寬度#define TX_PLOAD_WIDTH 32 / 32 字節(jié)發(fā)送寬度#define RX_PLOAD_WIDTH 32 / 32字節(jié)接收寬度#define RD_RX_PLOAD 0 x61 / 接收寄存器地址#define WR_TX_PLOAD 0 xA0 / 發(fā)送寄存器地址unsigned char const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH

59、 = 0 x34,0 x43,0 x10,0 x10,0 x01;/ 定義靜態(tài)發(fā)送地址unsigned char const RX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH = 0 x34,0 x43,0 x10,0 x10,0 x01;/ 定義靜態(tài)接收地址/SPI(NRF24L01)命令/#define WRITE_REG 0 x20 /定義寫(xiě)寄存器命令#define CONFIG 0 x00 / 定義配置寄存器地址#define SETUP_AW 0 x03 / 定義設(shè)置地址寬度 寄存器地址#define RX_ADDR_P0 0 x0A / 定義接收地址通道0 寄存器地址#define T

60、X_ADDR 0 x10 / 定義發(fā)送地址 寄存器地址#define EN_AA 0 x01 / 定義使能自動(dòng)應(yīng)答寄存器地址#define EN_RXADDR 0 x02 / 定義使能發(fā)送地址 寄存器地址#define SETUP_RETR 0 x04 / 定義設(shè)置自動(dòng)重新傳送 寄存器地址#define RF_CH 0 x05 / 定義射頻通道 寄存器地址#define RF_SETUP 0 x06 / 定義射頻設(shè)置 寄存器地址#define RX_PW_P0 0 x11 / 定義接收數(shù)據(jù), 通道0 寄存器地址 #define FLUSH_RX 0 xE2 /清除RXFIFO#define F