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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(jì)要求研究方案選擇方案實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)2341總結(jié)6發(fā)射接收流程5 隨著計(jì)算機(jī)、通信和無(wú)線(xiàn)技術(shù)的逐步融合，在傳統(tǒng)的有線(xiàn)通信的基礎(chǔ)上，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，他具有快捷、方便、可移動(dòng)和安全等優(yōu)勢(shì)，所以廣泛應(yīng)用到遙控玩具、汽車(chē)電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和電氣自動(dòng)化等。在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合中，單片機(jī)與上位機(jī)之間通信不再采用有線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸，例如采用有線(xiàn)的串、并行總線(xiàn)、I2C和CAN總線(xiàn)等，而是需要無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本課題目標(biāo)是單片機(jī)與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊接口卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 課 題 采 用 低 功 耗 的 MSP430和 射 頻 無(wú) 線(xiàn)nRF905組 成 一 種 無(wú)
2、線(xiàn) 數(shù) 據(jù) 傳 輸 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)方 案 。 采 用 多 點(diǎn) 傳 輸 信 息 方 式 ， 由 主 機(jī) 接受 ， 多 個(gè) 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(wú) 線(xiàn) 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(cè) 量 應(yīng)用 提 供 了 最 終 解 決 方 案 。 MSP430特 點(diǎn) ： 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(jí) 運(yùn) 行
3、環(huán) 境 基 礎(chǔ) 時(shí) 鐘 模 塊 ， 包 括 1個(gè) 數(shù) 控 振 蕩 器 （ DCO） 和 2個(gè) 晶 體 振 蕩 器 。 看 門(mén) 狗 定 時(shí) 器 ， 可 用 作 通 用 定 時(shí) 器 。 帶 有 3個(gè) 捕 捉 /比 較 寄 存 器 的 16位 定 時(shí) 器 Timer-A3。 帶 有 7個(gè) 捕 捉 /比 較 寄 存 器 的 16位 定 時(shí) 器 Timer-B7。 2個(gè) 具 有 中 斷 功 能 的 8位 并 行 端 口 ： P1與 P2. 4個(gè) 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(gè) 串 行 通
4、 信 接 口 ： USART0與 USART1。 1個(gè) 硬 件 乘 法 器 。 采 用 無(wú) 線(xiàn) 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(guó) 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(guò) 程 序 進(jìn) 行 配 置 。 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) ， 特 別 適 合 工業(yè) 控 制 場(chǎng) 合 ； 芯 片 能 耗 非 常 低 ， 以 10dBm 的 功 率 發(fā)射 時(shí) ， 工
5、作 電 流 僅 有 30mA， 接 收 時(shí) 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(jì) 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(mǎn) 足 不 同 設(shè) 計(jì) 的 需 要 。 NRF905無(wú) 線(xiàn) 模 塊 特 點(diǎn) ： (1) 433Mhz 開(kāi) 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(chǎng) 合 (3) 125 頻 道 ， 滿(mǎn) 足 多 點(diǎn) 通 信 和 跳 頻 通 信 需 要 (4) 內(nèi) 置 硬 件 CRC 檢 錯(cuò) 和 點(diǎn) 對(duì) 多 點(diǎn) 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(shí) 間 650us (7) 模 塊 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 )， 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(wú) 線(xiàn) 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(duì) 一 無(wú) 線(xiàn) 數(shù) 據(jù) 傳 輸 裝 置 ， 本 設(shè) 計(jì)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(jì) 采 用 單 片 機(jī) MSP430作 為 主 芯 片 ，nRF905作 為 無(wú) 線(xiàn) 收 發(fā) 模 塊 ， 利 用 SPI口 實(shí) 現(xiàn)雙 向 通
8、 訊 ， SPI支 持 高 速 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 從 而 滿(mǎn)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(chǎng) 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(xiàn) ： MOSI（ 主 發(fā) 從 收 ）和 MISO（ 從 發(fā) 主 收 ） ， 還 有 時(shí) 鐘 線(xiàn) CLK， 主機(jī) 用 CLK與 叢 集 時(shí) 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(jì) 的 從 機(jī) 發(fā) 射 程 序 流 程 圖 如 下 圖 ， 分別 采 集 各 個(gè) 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(jì) 的 是 一 個(gè) 采 用 無(wú) 線(xiàn) 模 塊 方 式 實(shí)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(wú) 線(xiàn) 監(jiān) 測(cè) 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(shì) ，nRF905無(wú) 線(xiàn) 收 發(fā) 芯 片 具 有 功 耗 低 、 控 制 簡(jiǎn)單 、 可 自 動(dòng) 處 理 字 頭 和 CRC校 驗(yàn) 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 兩者 結(jié) 合 組 成 的 無(wú) 線(xiàn) 數(shù) 傳 系 統(tǒng) 可 以 在 很 多 產(chǎn)品 中 得 到 應(yīng) 用 。 謝 謝
單片機(jī)與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊接口的
