【文章內容簡介】 8 P2， P3 口可接收外部上升沿或下降沿的中斷輸 入 。 14/16 位硬件 A / D 轉換器具有高轉換率，可高達 300kbps 的，滿足大多數數據采集應用 ?？芍苯域寗佣噙_ 180 段 LCD。實現雙向 10 位 D / A 轉換器 。硬件 I 2 C 串行總線接口的串行擴展內存 。和用于提高數據傳輸速度，以及利用直接的數據傳送（ DMA）模塊。 圖 單片機引腳圖 主要功能特性 低電源電壓范圍為 V— 超低功耗： 主動模式： 200181。在 1 MHz， V 待機模式： 關閉模式（ RAM 保留）： 02181。 五省電模式 從小于 6181。的待機模式喚醒 16 位 RISC 架構，指令周期時間為 130 ns 基本時鐘模塊配置： 各種內部電阻 單個外部電阻 32 kHz 晶體 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 9 高頻晶體 10 點， 200 kSPS 的 A / D 轉換器內部參考，采樣和保持，自動掃描，數據傳輸控制器 可編程代碼保護安全熔絲 CPU 介紹 MSP430 的 CPU 有一個 16 位 RISC 架構，具有高度的透明性的應用。所有的操作，包括其他的程序流程，是七處理的源操作數和目的操作數尋址方式為寄存器四。msp430cpu 是 16 位，提供減少指令執(zhí)行的時間積分 。該寄存器到寄存器操作的執(zhí)行時間為一個周期的 CPU時鐘。四個寄存器， R0 到 R3，如程序計數器，一個專用的堆棧指針，狀態(tài)寄存器和常數發(fā)生器，剩余的寄存器通用寄存器。連接到 CPU的數據，地址和控制總線的外設，可以處理所有的指令 [10]。 單片機控制模塊 單片機控制模塊由 MSP430 最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機，晶振電路和復位電路。 （ 1）晶振電路 晶振電路由兩個 33pF 電容和一個 12MHz 晶體振蕩器構成 （ 2）復位電路 單片復位端低電平有效。 圖 單片機最小系統(tǒng) 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 10 無線模塊選型 本模塊采用基于 nRF905 的無線射頻電路作為數據傳輸電路。 無線收發(fā)模塊 圖 無線收發(fā)模塊 圖為基于 nRF905 無線收發(fā)模塊。 VCC 電壓 ； CLK 時鐘輸出。該系統(tǒng)無需使用； CD 輸出，單片機控制，懸在空中： GND 接地；其他引腳和單片機連接，由單片機控制發(fā)送數據，發(fā)送數據到單片機。 nRF905 無線收發(fā) 對 nRF905 來說，前綴和循環(huán)冗余校的處理可以自動完成， nRF905 無線收發(fā)芯片全部集成的頻率調制器，功率放大器，能夠解調的的接收機，晶體振蕩器組成。 通過使用 ShockBurst 技術， nRF905 能提供高速的數據傳輸，而且不需要使用價格高昂的高速單片機去對數據進行處理。 對射頻協(xié)議的有關處理是把高速信號放入芯片 ，nRF905 提供一種應用單片機的 SPI 接口，接口速率決定單片機速率。對 ShockBurst RX模式來說，只有通過各個接收的數據，才能完成地址匹配 AM 和 DR 信號有效的地址和數據包。在 TX ShockBurst 模式， nRF905 自動產生前導碼和 CRC 校驗碼， DR 信號通知單片機數據傳輸的數據準備已完成?？傊?，這意味著減少單片機內存的需求，意味著它可以減少微控制器的成本和 縮短軟件開發(fā)時間。 nRF905 芯片無線收發(fā)電路工作在 43 ISM 等頻段， ShockBurst 工作模式的特點自動產生前導碼和 CRC 可以通過 SPI 接口配置進行編程。進入掉電模式可以很容易地實現節(jié)能 [11]。 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 11 圖 基于 nRF905 的無線發(fā)射模塊電路圖 （ 1）特點 ? 低功耗 ShockBurst 工作模式 ? 工作電源電壓范圍 — ? 多通道工作 — ETSI/FCC 兼容 ? SAW 濾波器輸出功率可調至 10dBm? ? 偵測接收的數據包當地址正確輸出地址匹配信號 ? 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用低功耗工作 ? 電路可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數據（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 ? 抗干擾能力強，適合工業(yè)控制場合 ? 可以滿足多點通信以及跳頻通信需要 ? 收發(fā)模式切換時間一般小于 650us ? 標準 DIP 間距接口，便于嵌入式應用 ? TX Mode:在 +10dBm情況下，電流為 30mA。RXMode: （ 2）接口電路引腳說明 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 12 ? 表為 nRF905 無線收發(fā)電路的引腳定義： ? VCC 腳接電壓，超過 ，一般使用的電壓為 。 ? 電源 VCC 和接地端以外的引腳都可以直接和 5V單片機 IO 口直接相連。 ? 硬件上面沒有 SPI 的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機 IO 口模擬 SPI 不需要單片機 SPI 模塊介入，只需添加代碼模擬 SPI 時序即可。 ? 13 腳、 14 腳需要和母板的邏輯地連接起來 （ 3）工作模式 ShockBurst 模式： 典型 ShockBurst TX 模式： ? 應用有遙控數據節(jié)點時，只有通過 SPI 接口，接收節(jié)點的地址 TXaddress 和有效數據 TXpayload 才能傳送給 nRF905 應用協(xié)議 ? MCU設置 TRX_CE、 TX_EN 為高來激活 nRF905 ShockBurst 傳輸； 典型 ShockBurst RX 模式 ? 通過設置 TRX_CE 高， TX_EN 低來選擇 ShockBurst 模式； ? 650us 以后， nRF905 監(jiān)測空中的信息； ShockBurstTM 收發(fā)模式一般使用先入先出堆棧，數據低速從單片機到高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因為這樣，射頻數據傳輸率可以變得很高。由于射頻協(xié)議的存在，所有和它有關的高速信號都處理在片內，這樣做的好處：盡可能節(jié)能；系統(tǒng)成本低（低速度的微處理器也可以高速射頻發(fā)射）；數據在空中停留時間短，抗干擾。 ShockBurstTM技術還降低了整個系統(tǒng)的平均工作 電流。 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， nRF905 有一個特點，就是它的前綴和 CRC 校驗碼可以自動處理。而且在每次接受數據時都能自動把字頭和 CRC 校驗碼刪除。在數據傳輸，自動前綴和 CRC 校驗碼，當發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數據發(fā)射完成。 ShockBurst TX 發(fā)送流程： ① .當微控制器有數據要發(fā)送時，通過 SPI 接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數據送傳給 RF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； ② .微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式； ③ .RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 13 ，數據引腳被置高； ； ； ； ShockBurst RX 接收流程： ① .在 TRX_CE 變?yōu)楦摺?TX_EN 變?yōu)榈椭螅?nRF905 就會進入 ShockBurstTM 接收模式； ② .一段時間后， nRF905 一直監(jiān)測，等待接收數據； ③ .同一頻段的載波被 nRF905 檢測到時，載波檢測引腳被置高； ④ .當接收到一個相匹配的地址， AM 引腳被置高； ⑤ .接收好數據，移去字頭、地址和 CRC 校驗位， DR 腳置高 ⑥ .置低 TRX_CE，進入空閑模式； ⑦ .通過 SPI 口把數據移到微控制器內； ⑧ .數據接收完成， DR 引腳和 AM 引腳置低； ⑨ .nRF905 此時可以進入 ShockBurstTM 接收和發(fā)送模式或關機模式。 當一個數據包被接收事， trx_ce 或 tx_en 引腳的狀態(tài)發(fā)生變化，與 RF905 立刻改變工作模式，數據包丟失。當微處理器從 AM 引腳接收一個信號，它就知道 RF905 在接收數據包，可確定該 RF905 繼續(xù)接收數據包或進入另一種工作模式。 （ 4） 掉電模式 在掉電模式， nRF905 電流消耗最小化，一般來說低于 。當進入這種模式，nRF905 是閑置狀態(tài)。在這個時候，平均電流消耗最小，電池壽命最長。在掉電模式下配置字內容不變。 （ 5） 節(jié)能模式 ： 一般情況下包括關機和節(jié)能模式，關機模式的最小工作電流一般是 。進入關機模式后，配置字的內容保持不變，不接收或發(fā)送數據。在空閑模式下，該晶體振蕩器的內部零件處于工作狀態(tài)。從空閑到發(fā)射或接收模式也只用相對較短的啟動時間。 （ 6） 待機 模式 待機模式下保持最小 shockbursttx 和 shockburstrx 啟動時間，同時保持最低的電流消武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 14 耗 ..進入待機模式后，晶體振蕩器之中的一部分是活動的。當前的消耗取決于晶體振蕩器的頻率。如果啟用，電流的消耗馬上就會變大。不同的負載電容和頻率下，情況也不一樣。在這 種模式下，該配置字的內容保持不變。 （ 7） 內部結構 nRF905 芯片集成的電源管理，晶體振蕩器，低噪聲放大器，頻率合成器，功率放大器模塊和曼徹斯特編碼 /解碼芯片的硬件，使用非常方便 [12]。 圖 芯片內部結構 溫度傳感器選型 溫度數據采集電路 圖 溫度數據采集電路 數字式溫度傳感器 DS18B20 DSl8B20 智能數字溫度傳感器的傳感器模塊和轉換電路集成在一個三極管的集成電路中。 DSl8B20 從單線接口接收到信息或把信息送出，所以從 CPU 到 DSl8B20 只需武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 15 連接線。數據線本身可以提供讀，寫和完成所需的功率溫度變化，并不需要單獨提供電源?，F場的溫度在數字方式直接傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾。 （ 1）特征： ? 通信只需 1 個接口引腳即可 ? 分布式溫度檢測非常簡化 ? 測溫范圍增量值為 ℃ ? 不要外部組件 ? 不要備份電源 ? 溫度以 9 位數字值方式讀出 ? 數據線供電 ? 用戶定義非易失性的溫度告警設置 （ 2）引腳定義： ? DQ 為數字信號輸入 /輸出端； ? GND 為電源地； ? VDD 為外接電源輸入端。 （ 3）內部結構 DSB18B20 主要分為以下幾個部分： ① 光刻 ROM 數據存儲器 ② 溫度傳感器 ③ 溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL（ 4）非易失性的電可擦除可編程寄存器。還有高速緩沖存儲器。該設備只有 3 外部引腳，其中 VDD 和 GND 電源的引腳，其他 DQ 作為 I/O 總線，因此被稱為第一行數據總線。每個 O/I 接口與單片機的接口可以掛更多 [13]。 圖 DS18B20 內部結構 DQ VDD 武漢工程大學 郵電與信息工程學院 畢業(yè)設計（論文） 16 這是 DS18B20 的框圖， 64 位只讀存儲器存儲的唯一序列號。溫度寄存器緩存包含兩個字節(jié)，兩 個寄存器用來存儲溫度傳感器輸出的數據。此外，暫存存儲器提供了一個直接的溫度報警值寄存器（ TH 和 TL），和一個字節(jié)的寄存器配置。配置寄存器允許用戶設定溫度的精度為 9， 10， 11 或 12 位。 TH， TL 和配置寄存器是非易失性存儲器（擦除程序寄存器），所以存儲的數據不會消失，當設備斷電。 DS18B20 通信必須通過單總線協(xié)議的單線接口。當所有的設備連都接通過 3 態(tài)端口或排水口總線（ DQ 引腳上的 DS18B20），必須提供一個弱上拉電阻給控制線。在這種總線系統(tǒng)中，微控制器（主設備）依托獨特的 64 位序列號，每個設備識別總線上 的設備和記錄總線上的設備的地址。因為每個設備都有一個獨特的代碼， CAN 總線的連接設備的數量事實上是無限的。單總線協(xié)議，包括對單總線系統(tǒng)部分的詳細解釋和定時指令 [14]。 DS18B20 的另一個功能是在沒有外部電源的工作。當當總線處于高狀態(tài)， DQ 與上拉電阻被連接到該設備通過單總線供電。于此同時，總線信號處在高水平狀態(tài)，并對內部電容供電，當總線處于低水平狀態(tài)，電容器提供能量。這種方式被稱為“寄生源”。DS18B20 供電也可以通過 VDD 引腳連接到外部電源，一般情況下這作為一種替代方法， DS18B20 的核心功能 是它的數字溫度傳感器能直接閱讀。溫度傳感器的準確度是用戶可編程的 10， 11 或 12，分別為 ℃， ℃， ℃和 ℃增量。電源狀態(tài)默認的精度為 12 位。 DS18B20 開始后保持低功耗等待狀態(tài)，通過總線控制器發(fā)出 [ 44H ]命令，接著進行溫度的測量和 AD 轉換，之后，溫度數據以兩個字節(jié)的形式存儲在暫存寄存器的溫度寄存器，緊接著， DS18B20 繼續(xù)保持等待狀態(tài)，外部電源供電給 DS18B20，進行溫度轉換命令，總線控制器讀取時序，溫度傳感器在溫度轉換過程中返回 0，轉換結束之后 返回 1。當 DS18B20 由寄生電源供