單片機(jī)與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口的

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1、北華航天工業(yè)學(xué)院 作者：范之光指導(dǎo)教師：武壯（副教授） 總體設(shè)計要求研究方案選擇方案實現(xiàn)總體設(shè)計2341總結(jié)6發(fā)射接收流程5 隨著計算機(jī)、通信和無線技術(shù)的逐步融合，在傳統(tǒng)的有線通信的基礎(chǔ)上，無線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，他具有快捷、方便、可移動和安全等優(yōu)勢，所以廣泛應(yīng)用到遙控玩具、汽車電子、環(huán)境監(jiān)測和電氣自動化等。在一些特殊應(yīng)用場合中，單片機(jī)與上位機(jī)之間通信不再采用有線的數(shù)據(jù)傳輸，例如采用有線的串、并行總線、I2C和CAN總線等，而是需要無線數(shù)據(jù)傳輸。本課題目標(biāo)是單片機(jī)與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口卡的設(shè)計與實現(xiàn)。 課 題 采 用 低 功 耗 的 MSP430和 射 頻 無 線nRF905組 成 一 種 無

2、線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計方 案 。 采 用 多 點 傳 輸 信 息 方 式 ， 由 主 機(jī) 接受 ， 多 個 從 機(jī) 發(fā) 射 信 息 ， MSP430+nRF905的組 合 特 別 適 合 于 低 功 耗 、 中 距 離 、 小 數(shù) 據(jù)量 的 無 線 數(shù) 傳 系 統(tǒng) 。 主 控 采 用 德 州 儀 器 (TI) 的 超 低 功 率 16位處 理 器 MSP430產(chǎn) 品 系 列 為 電 池 供 電 測 量 應(yīng)用 提 供 了 最 終 解 決 方 案 。 MSP430特 點 ： 處 理 能 力 強(qiáng) 運(yùn) 算 速 度 快 超 低 功 耗 片 內(nèi) 資 源 豐 富 適 應(yīng) 工 業(yè) 級 運(yùn) 行

3、環(huán) 境 基 礎(chǔ) 時 鐘 模 塊 ， 包 括 1個 數(shù) 控 振 蕩 器 （ DCO） 和 2個 晶 體 振 蕩 器 。 看 門 狗 定 時 器 ， 可 用 作 通 用 定 時 器 。 帶 有 3個 捕 捉 /比 較 寄 存 器 的 16位 定 時 器 Timer-A3。 帶 有 7個 捕 捉 /比 較 寄 存 器 的 16位 定 時 器 Timer-B7。 2個 具 有 中 斷 功 能 的 8位 并 行 端 口 ： P1與 P2. 4個 8位 并 行 端 口 ： P3、 P4、 P5與 P6。 模 擬 比 較 器 Comparator-A 12位 AD轉(zhuǎn) 換 器 ADC12。 兩 個 串 行 通

4、 信 接 口 ： USART0與 USART1。 1個 硬 件 乘 法 器 。 采 用 無 線 傳 輸 模 塊 nRF905。 該 器 件 將 接 收 和 發(fā) 射 合接 為 一 體 ； 工 作 頻 率 為 國 際 通 用 的 數(shù) 傳 頻 段433MHZ； 芯 片 內(nèi) 置 頻 率 合 成 器 、 功 率 放 大 器 、 晶 體振 蕩 器 和 調(diào) 制 器 等 功 能 模 塊 ， 輸 出 功 率 和 通 信 頻 道可 通 過 程 序 進(jìn) 行 配 置 。 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) ， 特 別 適 合 工業(yè) 控 制 場 合 ； 芯 片 能 耗 非 常 低 ， 以 10dBm 的 功 率 發(fā)射 時 ， 工

5、作 電 流 僅 有 30mA， 接 收 時 工 作 電 流 只 有 12.5mA， 多 種 低 功 率 工 作 模 式 ， 待 機(jī) 模 式 下 電 流 僅為 2.5 A， 節(jié) 能 設(shè) 計 更 方 便 。 超 小 體 積 ， 可 直 接與 CPU進(jìn) 行 連 接 。 有 較 遠(yuǎn) 的 傳 輸 距 離 ， 小 功 率 下 傳輸 距 離 可 達(dá) 五 百 米 ， 增 大 發(fā) 射 功 率 傳 輸 距 離 可 達(dá)2km。 可 滿 足 不 同 設(shè) 計 的 需 要 。 NRF905無 線 模 塊 特 點 ： (1) 433Mhz 開 放 ISM 頻 段 免 許 可 證 使 用 (2) 最 高 工 作 速 率 50

6、kbps， 高 效 GFSK調(diào) 制 ， 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) ，特 別 適 合 工 業(yè) 控 制 場 合 (3) 125 頻 道 ， 滿 足 多 點 通 信 和 跳 頻 通 信 需 要 (4) 內(nèi) 置 硬 件 CRC 檢 錯 和 點 對 多 點 通 信 地 址 控 制 (5) 低 功 耗 1.9 - 3.6V 工 作 ， 待 機(jī) 模 式 下 狀 態(tài) 僅 為 2.5uA (6) 收 發(fā) 模 式 切 換 時 間 650us (7) 模 塊 可 軟 件 設(shè) 地 址 ， 只 有 收 到 本 機(jī) 地 址 時 才 會 輸 出 數(shù)據(jù) （ 提 供 中 斷 指 示 )， 可 直 接 接 各 種 單 片 機(jī) 使

7、用 ， 軟 件 編程 非 常 方 便 (8) TX Mode: 在 +10dBm情 況 下 ， 電 流 為 30mA; RX Mode: 12.2mA (9) 標(biāo) 準(zhǔn) DIP間 距 接 口 ， 便 于 嵌 入 式 應(yīng) 用 無 線 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 是 一 種 基 于 單 片 機(jī) 射 頻技 術(shù) 的 多 對 一 無 線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 裝 置 ， 本 設(shè) 計由 主 控 單 片 機(jī) 部 分 ， 發(fā) 送 /接 受 部 分 ， 顯 示部 分 組 成。 本 設(shè) 計 采 用 單 片 機(jī) MSP430作 為 主 芯 片 ，nRF905作 為 無 線 收 發(fā) 模 塊 ， 利 用 SPI口 實 現(xiàn)雙 向 通

8、 訊 ， SPI支 持 高 速 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 從 而 滿足 率 射 頻 帶 寬 的 要 求 ， nRF905提 供 了 強(qiáng) 大的 調(diào) 頻 機(jī) 制 以 及 大 量 的 頻 道 支 持 ， 可 以 用在 許 多 特 殊 場 合 。 MSP430用 標(biāo) 準(zhǔn) SPI口 和 nRF905進(jìn) 行 通 訊 ， 標(biāo)準(zhǔn) 接 口 包 括 兩 根 數(shù) 據(jù) 線 ： MOSI（ 主 發(fā) 從 收 ）和 MISO（ 從 發(fā) 主 收 ） ， 還 有 時 鐘 線 CLK， 主機(jī) 用 CLK與 叢 集 時 鐘 同 步 。 首 先 系 統(tǒng) 初 始 化 然 后 等 待 接 收 數(shù) 據(jù) ， 判 斷數(shù) 據(jù) 是 否 接 收 完 成

9、， 接 收 完 成 則 將 數(shù) 據(jù) 進(jìn)行 顯 示 。 本 設(shè) 計 的 從 機(jī) 發(fā) 射 程 序 流 程 圖 如 下 圖 ， 分別 采 集 各 個 大 棚 的 數(shù) 據(jù) ， 判 斷 采 集 是 否 完成 ， 若 采 集 完 成 則 進(jìn) 行 發(fā) 射 ， 若 發(fā) 射 完 成就 進(jìn) 行 下 一 次 采 集 ， 循 環(huán) 進(jìn) 行 。 本 畢 業(yè) 設(shè) 計 的 是 一 個 采 用 無 線 模 塊 方 式 實現(xiàn) 遠(yuǎn) 程 數(shù) 據(jù) 采 集 的 系 統(tǒng) ， 它 可 以 用 于 溫 室大 棚 無 線 監(jiān) 測 系 統(tǒng) ， 完 成 遠(yuǎn) 端 環(huán) 境 、 資 源信 息 等 數(shù) 據(jù) 的 采 集 。 MSP430CPU在 低 功 耗 應(yīng) 用 方 面 有 很 大 優(yōu) 勢 ，nRF905無 線 收 發(fā) 芯 片 具 有 功 耗 低 、 控 制 簡單 、 可 自 動 處 理 字 頭 和 CRC校 驗 的 優(yōu) 點 ， 兩者 結(jié) 合 組 成 的 無 線 數(shù) 傳 系 統(tǒng) 可 以 在 很 多 產(chǎn)品 中 得 到 應(yīng) 用 。 謝 謝