基于nRF905和MSP430的無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 鑫，楊 靖

(貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

在工農(nóng)業(yè)控制現(xiàn)場，常常需要對現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，如電流、電壓、溫度、濕度、二氧化碳濃度等，其中溫度是一個(gè)十分重要的物理量。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都是通過有線傳輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)的，然而在許多現(xiàn)場架設(shè)電線是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，有些甚至不允許鋪設(shè)電線，并且在某些場合架設(shè)電線會(huì)使成本大大提高，同時(shí)也增加了施工難度和維修成本。隨著科技的進(jìn)步，無線通訊技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，其憑借著布線大幅減少、適應(yīng)性強(qiáng)、建網(wǎng)快捷等優(yōu)勢，尤其是一些特殊場合其優(yōu)勢更是明顯，因此無線數(shù)傳系統(tǒng)在市場占有率逐漸提高。

1 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

本設(shè)計(jì)主要分為兩大部分，分別為發(fā)送部分和接收部分。其中發(fā)送部分通過MSP430F149控制DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度數(shù)值，用LCD1602液晶顯示器顯示開機(jī)“Welcome”歡迎語和現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)使用紅綠兩種顏色LED，顯示發(fā)送模塊蓄電池電量(紅色為電量不足，綠色為電量充足)，以供現(xiàn)場工作人員讀取，同時(shí)又控制nRF905無線模塊將溫度數(shù)據(jù)通過無線形式發(fā)送出去。接收部分同樣配備了MSP430F149和nRF905，實(shí)現(xiàn)將發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，同時(shí)接收模塊又配備了RS232上位機(jī)接口模塊，將接收到的數(shù)據(jù)通過此串口上傳到上位機(jī)，以備工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)保存分析等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖主要分為發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)框圖和接收模塊結(jié)構(gòu)框圖，具體結(jié)構(gòu)如圖1，圖2所示。

圖1 發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)框圖

圖2 接收模塊結(jié)構(gòu)框圖

2.2 系統(tǒng)主電路

系統(tǒng)主電路主要分為發(fā)送部分和接收部分，分別如圖3所示。

圖3 發(fā)送模塊電氣原理圖

圖4 接收模塊電氣原理圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)程序(接收和發(fā)送端)的主體思想均為先定義，然后進(jìn)入無限循環(huán)，在無線循環(huán)內(nèi)，按照先順序執(zhí)行，然后進(jìn)入另一層循環(huán)，本層循環(huán)為數(shù)據(jù)發(fā)送環(huán)節(jié)，循環(huán)次數(shù)為三次的思想來進(jìn)行編程，本編程方法的一個(gè)好處就是主程序在執(zhí)行完一次后可以重新采集溫度信息，能夠及時(shí)對溫度變化做出響應(yīng)，另一個(gè)好處是同一溫度信息通過無線方式重復(fù)發(fā)送三遍，確保在無線傳輸中數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生丟失現(xiàn)象(數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性由nRF905執(zhí)行CRC校驗(yàn)來保證)。主程序流程圖如圖5，圖6所示。

圖5 發(fā)送模塊程序原理圖

圖6 接收模塊程序原理圖

4 結(jié)束語

本論文主要完成了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分設(shè)計(jì)，其中核心是在MSP430F149中寫入主程序，讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，按照LCD1602和nRF905的工作時(shí)序，將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、發(fā)送、接收和傳輸?shù)絉S232串口。本文的核心在于數(shù)據(jù)無線傳輸，由于使用無線傳輸，所以本系統(tǒng)考慮到絕大多數(shù)情況難以架設(shè)電線需要使用蓄電池供電所以采用了超低功耗單片機(jī)，同時(shí)本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了USB供電電路，可以實(shí)現(xiàn)在有電源的情況下無需重新鋪設(shè)信號(hào)線就可以完成數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)主程序中設(shè)定溫度數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送三次機(jī)制和nRF905模塊自帶CRC校驗(yàn)功能保證了數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

［1］ 張建平.智能化監(jiān)測系統(tǒng)及儀器.國防工業(yè)出版社，2005:6-7

［2］ 沈建華，楊艷琴，翟驍曙.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)實(shí)踐與系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.清華大學(xué)出版社，2005:45-49

［3］ Gaozhengxin.Elcctronic design automatic practice with practice.the press，1998:11-13

［4］ 秦龍.MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型事例［M］.北京:中國電力出版社

［5］ 李維，郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)［M］.電子工業(yè)出版社，2000:5-6

［6］ 李元斌.DS18B20數(shù)字傳感器溫度檢測顯示系統(tǒng)［J］.湖北:華中科技大學(xué)生命學(xué)院試驗(yàn)中心，430074:70-77

［7］ 鄭敏.DS18B20溫度傳感器在溫度大棚多路測控技術(shù)中的應(yīng)用［J］.四川:鄂州大學(xué)電子工程系，520081:11-14

［8］ 胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機(jī)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2001:77-79

［9］ 魏小龍.MSP430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002:12-13

［10］ 鄒伯敏.自動(dòng)控制理論［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2007:56-58