【正文】 耗比較低，由于頻段的限制，本方案放棄。 CC1020模塊基本特性：工作電壓：~, ，直線通信距離600米左右頻率范圍為402 MHz 470MHz工作低電流消耗（RX:）SPI接口配置內(nèi)部寄存器標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用該芯片特點(diǎn)外圍電路元器件復(fù)雜，好多器件難以在短時(shí)間內(nèi)采購(gòu)齊全，故本方案也放棄。 NRF2401模塊挪威nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片NRF2401基本特征如下： 全球開(kāi)放ISM 頻段免許可證使用；最高工作速率1Mbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制場(chǎng)合；可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便；收發(fā)完成中斷標(biāo)志，每次最多可發(fā)28字節(jié)；CLK，DATA，DR三線接口，軟件編簡(jiǎn)單。雙通道數(shù)據(jù)接收，內(nèi)置環(huán)行天線，開(kāi)闊無(wú)干擾條件通信距離在100米左右。將以上三種芯片進(jìn)行對(duì)比，從距離，硬件復(fù)雜度和編程方面考慮，選擇方案三中nordic公司出品的NRF2401芯片構(gòu)成無(wú)線通信模塊。 LED廣告屏的選擇單基色顯示屏：?jiǎn)我活伾t色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級(jí)灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色，256級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬(wàn)種顏色。LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。其中的LED點(diǎn)陣單色圖文動(dòng)態(tài)條幅屏（下文中簡(jiǎn)稱條屏），因?yàn)槌杀镜土?、可靠性高、顯示效果優(yōu)良，所以成為點(diǎn)陣式LED漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。 LED驅(qū)動(dòng)模塊采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個(gè)LED發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè)I/O口，另一端通過(guò)電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。采用動(dòng)態(tài)掃描方式，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并聯(lián)在一起的LED發(fā)光管的一端(共陰或共2端)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。 最終方案的確定綜上所述，在本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)選定為MSP430，無(wú)線模塊選定為NRF2401，點(diǎn)陣屏選定位LED點(diǎn)陣單色圖文顯示屏且驅(qū)動(dòng)模塊為動(dòng)態(tài)掃描。其中單片機(jī)和無(wú)線模塊各需要兩塊，其中一塊作為發(fā)送模塊，一個(gè)作為接收模塊，并且在接收模塊上將16*16LED點(diǎn)陣模塊連接上去，這樣在兩個(gè)NRF24L01之間可以通過(guò)無(wú)線傳播數(shù)據(jù)，即所謂的無(wú)線傳輸。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)置由第二章的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的確定，我們開(kāi)始著手選擇各個(gè)模塊所使用的硬件。包括單片機(jī)，行列驅(qū)動(dòng)以及LED點(diǎn)陣。為該模塊化LED顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，特對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括LED驅(qū)動(dòng)模塊、PC機(jī)通信模塊等兩大模塊。 硬件電路的總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)硬件部分包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分，即充當(dāng)采集數(shù)據(jù)的主機(jī)，和接收數(shù)據(jù)，并顯示出來(lái)的從機(jī)，由此可見(jiàn)，主機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜一下，包括時(shí)鐘模塊，溫度、光照采集電路，串口以及無(wú)線模塊，從機(jī)相對(duì)簡(jiǎn)單一下，除了單片機(jī)典型最小系統(tǒng)電路，只要接上無(wú)線模塊，用以接收主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，還有點(diǎn)陣模塊，將外界的信息顯示出來(lái)就可以了。光源采集 電源模塊無(wú)線發(fā)送模塊下位機(jī)溫度采集串口接收模塊時(shí)鐘模塊 電源模塊上位機(jī)廣告屏顯示無(wú)線接收模塊 上位機(jī)和下位機(jī)的主要硬件結(jié)構(gòu) 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電源供入及電源開(kāi)關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。 單片機(jī)MSP430的各個(gè)引腳MSP430F149芯片是美國(guó)TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)器、帶3個(gè)捕獲／比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲／比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、12位A／D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。MSP430F149芯片具有如下特點(diǎn)： 1)功耗低：電壓2．2V、時(shí)鐘頻率1MHz時(shí)，活動(dòng)模式為200μA；關(guān)閉模式時(shí)僅為0．1A，且具有5種節(jié)能工作方式。 2)高效16位RISCCPU，27條指令，8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成；32kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，16位MSP430單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機(jī)20MHz時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。 3)低電壓供電、寬工作電壓范圍：1．8～3．6V； 4)靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：兩個(gè)外部時(shí)鐘和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘； 5)低時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通信； 6)具有串行在線編程能力； 7)強(qiáng)大的中斷功能； 8)喚醒時(shí)間短，從低功耗模式下喚醒僅需6μs； 9)ESD保護(hù)，抗干擾力強(qiáng)； 10)運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為40～+85℃，適合于工業(yè)環(huán)境。MSP430系列單片機(jī)的所有外圍模塊的控制都是通過(guò)特殊寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故其程序的編寫相對(duì)簡(jiǎn)單。編程開(kāi)發(fā)時(shí)通過(guò)專用的編程器，可以選擇匯編或C語(yǔ)言編程，IAR公司為MSP430系列的單片機(jī)開(kāi)發(fā)了專用的C語(yǔ)言，可以通過(guò)WORKBENCH和CSPY直接編譯調(diào)試，使用靈活簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)需要使用+5V和+3．3V的直流穩(wěn)壓電源，其中MSP430Fl49及部分外圍器件需要+3．3V電源，另外部分需要+5V電源。在本系統(tǒng)中，以+5V直流電壓為輸入電壓，+3．3V由+5V直接線性降壓。 電源轉(zhuǎn)換電路原理由于MSP430有三個(gè)晶振源，兩個(gè)外部晶振，一個(gè)內(nèi)部RC晶振，所以在晶振電路中我連了兩個(gè)外部晶振一個(gè)32768Hz,另一個(gè)是8MHz。在程序中我們可以通過(guò)程序的要求，選著合適的晶振 晶振電路手動(dòng)復(fù)位是最小系統(tǒng)常用的功能，本系統(tǒng)采用專用復(fù)位芯片IMP811實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。 復(fù)位電路 實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線(1)RES(復(fù)位)，(2) I/O(數(shù)據(jù)線)，(3)SCLK(串行時(shí)鐘)。在本設(shè)計(jì)中，,。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。管腳描述X1 X2 晶振管腳GND 地RST 復(fù)位腳I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK 串行時(shí)鐘Vcc1,Vcc2 電源供電管腳 串行通信電路這是232串口通信的一個(gè)典型電路，Max232產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。所以它可以做成一個(gè)雙串口的電路，分別接單片機(jī)的串行通信口或者實(shí)驗(yàn)板的其它串行通信接口，本設(shè)計(jì)不需要那么復(fù)雜，故只用了其中一組驅(qū)動(dòng)、接收器。 LED點(diǎn)陣對(duì)于點(diǎn)陣型LED顯示可以采用共陰極或共陽(yáng)極，本系統(tǒng)采用共陽(yáng)極。當(dāng)行上有一正選通信號(hào)時(shí)，列選端四位數(shù)據(jù)為0的發(fā)光二極管便導(dǎo)通點(diǎn)亮。這樣只需要將圖形或文字的顯示編碼作為列信號(hào)跟對(duì)應(yīng)的行信號(hào)進(jìn)行逐次掃描，就可以逐行點(diǎn)亮點(diǎn)陣。只要掃描速度大于24Hz，由于掃描時(shí)間很快，人眼的視覺(jué)有暫留效應(yīng)，就可以看到顯示的是完整的圖形或文字。 8*8共陽(yáng)極LED點(diǎn)陣?yán)?，若要圖中所示16個(gè)LED顯示一個(gè)“口”字的方框，則首先在列1～４上寫入列編碼信號(hào)，接著應(yīng)將對(duì)應(yīng)的行上加選通信號(hào)，即在行、： 在點(diǎn)陣上所加的行信號(hào)以及列選擇信號(hào)列1列2列3列4行10000行20110行30110行40000這樣，當(dāng)?shù)谝恍羞x通時(shí)列信號(hào)為0000；第二行選通時(shí)列信號(hào)為0110；第三行選通時(shí)列信號(hào)為0110；第四行選通時(shí)列信號(hào)為0000；再選通第一行送列信號(hào)0000……如此循環(huán)下去，當(dāng)刷新頻率足夠高時(shí)（大于24Hz），由于人眼的視覺(jué)暫留特性，便可觀察到穩(wěn)定的方框。 無(wú)線模塊NRF24L01集成版圖主要參數(shù)：(1) 全球開(kāi)放ISM 頻段免許可證使用(2) 最高工作速率2Mbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)(3) 126 頻道，滿足多點(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) 工作，待機(jī)模式下?tīng)顟B(tài)為22uA；掉電模式下為900nA(6) 天線，體積小巧15mm X22mm下圖是常用的溫度傳感器芯片18b20的實(shí)物圖，它只有三個(gè)引腳，操作很簡(jiǎn)單 溫度傳感器芯片以下是傳感器在板子上的電路 DS18B02下面簡(jiǎn)要介紹一下溫度傳感器18b201．DS18B20基本知識(shí) DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系 溫度數(shù)據(jù)關(guān)系溫度數(shù)字輸出/(二進(jìn)制)安息字輸出(十六進(jìn)制)+125176。C00000000 1111101000FAh+25176。C00000000 00110010 0032h+1/2176。C00000000 000000010001h+0176。C00000000 000000000000h–1//2176。C11111111 11111111 FFFFh–25176。C11111111 11001110 FFCEh–55176。C11111111 10010010 FF92hDS18B20的引腳介紹 ? GND 地信號(hào)? DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。? VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 LED電路原理圖 LED電路原理 單片機(jī)msp430最小系統(tǒng)的PCB版圖設(shè)計(jì) msp430最小系統(tǒng)的PCB版圖設(shè)計(jì)第4章 軟件設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，軟件部分有以下幾大塊：時(shí)鐘DS1302，溫度傳感器18B20和光敏傳感器，無(wú)線模塊，以及廣告屏的編程，上位機(jī)與下位機(jī)的軟件流程設(shè)計(jì)思路如下：下位機(jī)上電后，先初始化內(nèi)部變量、時(shí)鐘，信息采集及通信模塊，然后進(jìn)行信息采集，下位機(jī)將采集到的信息通過(guò)無(wú)線模塊依次發(fā)送出去，上位機(jī)采集到時(shí)鐘，溫度以及光照信息之后，將日期時(shí)間，環(huán)境溫度及光信息顯示在液晶顯示模塊上，然后保存在EEROM里面，掉電不丟失。下位機(jī)上位機(jī)廣告屏顯示程序溫度采集程序光照采集程序時(shí)鐘信息程序無(wú)線模塊（發(fā)送）程序無(wú)線模塊（接收）程序 軟件設(shè)計(jì)方案的流程圖因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要在顯示屏上顯示時(shí)間以及日期的信息，故需要用到實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，以下就軟件方面對(duì)時(shí)鐘模塊做詳細(xì)的介紹： 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊簡(jiǎn)介DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線（1）RES（復(fù)位），（2）I/O（數(shù)據(jù)線），（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信，DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。1）寄存器操作當(dāng)寫保護(hù)寄存器的最高位為0時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入寄存器，寫保護(hù)寄存器可以通過(guò)命令字節(jié)8E、8F來(lái)規(guī)定禁止寫入/讀出。寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。它的寄存器分配如下：1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W2） 寫操作時(shí)序讀寫操作需要嚴(yán)格按照時(shí)序圖來(lái)進(jìn)行，下面分別是1302的寫操作時(shí)序圖以上是DS1302一個(gè)字節(jié)寫入的時(shí)序圖。第一個(gè)字節(jié)是地址字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)字節(jié)，RST信號(hào)必須拉高