【正文】 眾多大企業(yè)的支持。但是藍(lán)牙設(shè)備價(jià)格昂貴，通信協(xié)議復(fù)雜，通訊距離近，藍(lán)牙RF定義了三種功率等級(jí)(100mw，25mw和lmw)，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備功率為lmw時(shí)，其發(fā)射范圍一般為10m。對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和遙測(cè)遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動(dòng)化對(duì)無線通信的需求越來越強(qiáng)烈。（2）紅外通信技術(shù)(IrDA) 紅外通信技術(shù)lrDA(InfraRedDataAssociation)采用人眼看不到的紅外線傳輸信息，是使用最廣泛的短距離無線通信技術(shù)。1995年lrDA將通信速率擴(kuò)展到的高達(dá)16Mbit/s，紅外技術(shù)采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，發(fā)射、接收具有方向性，具有體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用、數(shù)據(jù)傳輸干擾少、速度快、保密性強(qiáng)、成本低廉的特點(diǎn)。但紅外技術(shù)只是一種視距傳輸技術(shù)，有效距離近，發(fā)射角度較小，一般不超過20度，兩臺(tái)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，而且傳輸數(shù)據(jù)時(shí)兩臺(tái)設(shè)備之間不能有阻擋物，只能限于兩臺(tái)設(shè)備通信，無法靈活構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，且無法用于邊移動(dòng)邊使用的設(shè)備，另外，lrDA設(shè)備中的核心部件LED易磨損。只要在原有網(wǎng)絡(luò)上裝上AP (Access Point)，就可以提供無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，終端設(shè)備只要裝上無線網(wǎng)卡，就可以訪問所有網(wǎng)絡(luò)資源，象使用有線局域網(wǎng)一樣方便，卻免除了布線的麻煩。以其具有穿透能力，全方位傳送，建網(wǎng)速度快，可用來組建大型無線網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營成本低，投資回報(bào)快等特點(diǎn)，正逐漸受到電信制造商和運(yùn)營商的青睞，目前此種設(shè)備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應(yīng)用。(OFDM)調(diào)制技術(shù)，同樣工作在24GHZ頻段，速率達(dá)54Mbit/s。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里。Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測(cè)遙控，汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。Zigbee網(wǎng)絡(luò)省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制領(lǐng)域。盡管國內(nèi)不少人已經(jīng)開始關(guān)注Zigbee這項(xiàng)新技術(shù)，然而，由于Zigbee本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起。（5）UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wideband)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大 的干擾，并可充分利用頻譜資源。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無線接入，非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)或無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高(大于100Mb/s)的LANs或PANs。UWB有可能在10m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓 縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。嵌入了高性能單片機(jī)內(nèi)核的高速、體積小、功耗少、外圍元件少的低成本單片射頻收發(fā)芯片，即將單片機(jī)和射頻收發(fā)器集成在一體。與藍(lán)牙技術(shù)和Zigbee技術(shù)相比，無線單片技術(shù)沒有復(fù)雜的通信防議，完全對(duì)用戶透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信，成本低。通過以上幾種無線技術(shù)的介紹，從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、傳輸速率，確定該系統(tǒng)部分電路設(shè)計(jì)使用無線收發(fā)芯片。使用該種方案無線通信接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。 無線收發(fā)模塊選擇無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計(jì)中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約成本。（b）收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量：芯片外圍元器件的數(shù)量直接關(guān)系到系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。（d）發(fā)射功率：同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應(yīng)選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。常用的無線收發(fā)芯片主要有： （a）CC1000是根據(jù)ChiPcon公司的SmartRF技術(shù)。它具有低電壓(~)，極低的功耗，可編程輸出功率(20~10dBm)，靈敏度(一般109dBm)，小尺寸(TSSOP28封裝)，集成了位同步器等特點(diǎn)。（b）nRF401是挪威Nordic VLSI公司推出的單芯片即收發(fā)機(jī)，專為433MHz IsM (工業(yè)、科研和醫(yī)療)頻段工作而設(shè)計(jì)。nRF401的外圍元件很少，僅10個(gè)左右。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。接收時(shí)， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，~，載波檢測(cè)。它可應(yīng)用在：無線數(shù)據(jù)通訊、報(bào)警和安全系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)遙控裝置、車輛安全系統(tǒng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程遙控及其它短距離無線高速應(yīng)用，故本系統(tǒng)將nRF905做為無線收發(fā)芯片的首選。顯示設(shè)備的種類有很多，一般包括發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管、液晶顯示屏等。LCD選用帶字庫的12864圖形點(diǎn)陣液晶屏，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字，128個(gè)字符，及64X256點(diǎn)陣顯示RAM。 單片機(jī)與PC機(jī)通信選擇近年來隨著USB口的日趨流行，RS232接口串口作為一種傳統(tǒng)的串口通信口有被取代的趨勢(shì)。在傳輸速率要求不是很高的情況下，串口通信仍然具有其自身的優(yōu)勢(shì)。3硬件系統(tǒng)基本構(gòu)架 單片機(jī)電路 MSP430系列單片機(jī) MSP430系列單片機(jī)是一種16位的單片機(jī)。由于MSP430單片機(jī)具有超低功耗的特點(diǎn)，因此超市電子導(dǎo)購車設(shè)計(jì)中選擇的單片機(jī)是MSP430F149。如今，MSP430單片機(jī)已經(jīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是儀器儀表、監(jiān)測(cè)、醫(yī)療器械以及汽車電子等領(lǐng)域。（b）超低功耗，擁有5種低功耗模式。（d）高速的運(yùn)算能力，16位RISC架構(gòu)，125ns指令周期。（f）FLASH存儲(chǔ)器，不需要額外的高電壓就在運(yùn)行種由程序控制寫擦歐哦和段的擦除。（2）MSP430系列單片機(jī)時(shí)鐘系統(tǒng)MSP430系列單片機(jī)有3種時(shí)鐘信號(hào)：MCLK系統(tǒng)主時(shí)鐘；SMCLK系統(tǒng)子時(shí)鐘；ACLK輔助時(shí)鐘。除了CPU運(yùn)算使用此時(shí)鐘以外，外圍模塊也可以使用。（b）SMCLK系統(tǒng)子時(shí)鐘。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實(shí)現(xiàn)分頻。（c）ACLK輔助時(shí)鐘。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實(shí)現(xiàn)分頻。PUC復(fù)位后，MCLK和SMCLK的信號(hào)源為DCO，DCO的振蕩頻率為800KHZ。MSP430內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測(cè)電路，監(jiān)測(cè)LFXT1（工作在高頻模式）和XT2輸出的時(shí)鐘信號(hào)。如果MCLK信號(hào)來自LFXT1或者XT2，那么MSP430自動(dòng)把MCLK的信號(hào)切換為DCO，這樣可以保證程序繼續(xù)運(yùn)行。（3）MSP430系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)中斷是MSP430微處理器的一大特色，有效地利用中斷可以簡(jiǎn)化程序和提高執(zhí)行效率。MSP430在沒有事件發(fā)生時(shí)進(jìn)入低功耗模式，事件發(fā)生時(shí)，通過中斷喚醒CPU，事件處理完畢后，CPU再次進(jìn)入低功耗狀態(tài)。MSP430的中斷分為3種：系統(tǒng)復(fù)位、不可屏蔽中斷、可屏蔽中斷。（b）不可屏蔽中斷的中斷向量為0xFFFC。軟件首先判斷中斷源并復(fù)位中斷標(biāo)志，接著執(zhí)行用戶代碼。需要特別注意點(diǎn)：置位OFIE、NMIE、ACCVIE后，必須立即退出中斷相應(yīng)程序，否則會(huì)再次觸發(fā)中斷，導(dǎo)致中斷嵌套，從而導(dǎo)致堆棧溢出，致使程序執(zhí)行結(jié)果的無法預(yù)料。每一個(gè)中斷都可以被自己的中斷控制位屏蔽，也可以由全局中斷控制位屏蔽。響應(yīng)中斷時(shí)。所以仍可以接受不可屏蔽中斷的中斷請(qǐng)求。其中AM耗電最大，LPM4耗電最省。系統(tǒng)PUC復(fù)位后，MSP430進(jìn)入AM狀態(tài)。工作模式的選擇由狀態(tài)寄存器SR中的SCGSCG0、OSCOFF、CPUOFF位控制。 MSP430F149單片機(jī)最小系統(tǒng)MSP430F149單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)，復(fù)位電路，晶振電路組成，其電路如圖31所示?？膳cCPU直接借口，提供兩種界面來連接微處理器：8位并行及串行兩種連接方式。如表31所示。注2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。 注3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。圖33 12864與MSP430電路連接 鍵盤電路 利用鍵盤電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，其電路如34圖所示。條碼掃描槍輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)PS/2鍵盤接口傳送至單片機(jī)，單片機(jī)接收到商品的條形碼值后即在內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫中查找與該條碼值對(duì)應(yīng)的商品，并自動(dòng)將該商品價(jià)格與之前購買的商品價(jià)格進(jìn)行累加。這樣不僅使顧客能夠很方便的得知當(dāng)前的消毿總額，避免超支，而且超市收銀臺(tái)處也不用為顧客一個(gè)—個(gè)的掃描商品并進(jìn)行結(jié)算，節(jié)約了時(shí)間，提高了效率。圖35 PS/2鍵盤接口電路 電源電路利用USB電源線引出5V電壓，給單片機(jī)和nNF905模塊進(jìn)行供電。圖36 電源電路 ，而部分外圍模塊的端口電壓為5V，為了使模塊之間電壓匹配，必須運(yùn)用電壓變換電路。圖37 電壓變換電路圖 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) nRF905是挪威Nordic公司推出的單射頻發(fā)射器芯片， V ，32引腳封裝（55），工作于433/868/915MHz3個(gè)頻道。nRF905單無線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。傳輸前聽的載波檢測(cè)協(xié)議，當(dāng)正確的數(shù)據(jù)包被接收或發(fā)送時(shí)有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號(hào)輸出，偵測(cè)接收的數(shù)據(jù)包當(dāng)?shù)刂氛_輸出地址匹配信號(hào)。ShockBurst技術(shù)使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速M(fèi)CU來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋。nRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在ShockBurst TX模式中，nRF905動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)和CRC校驗(yàn)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號(hào)通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。nRF905有兩種工作模式（RX/TX）和兩種節(jié)電模式，活動(dòng)模式為ShockBurst RX和ShockBurst TX，節(jié)電模式為掉電和SPI編程及Standby和SPI編程，如表32所示。MCU設(shè)置TRX_CE、TX_EN為高來活nRF905 ShockBurst傳輸。（c）如果AUTO_RETRAN被設(shè)置為高nRF905將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到TRX_CE被設(shè)置為低。2）典型ShockBurst RX模式（a）通過設(shè)置TRX_CE高，TX_EN低來選擇ShockBurst模式。（c）當(dāng)nRF905發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí)，載波檢測(cè)CD被置高。（e）當(dāng)nRF905接收到有效的數(shù)據(jù)包（CRC校驗(yàn)正確）時(shí)，nRF905去掉前導(dǎo)、地址和CRC位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）被置高。（g）MCU可以以合適的速率通過SPI接口讀出有效數(shù)據(jù)。（i）nRF905將準(zhǔn)備進(jìn)入ShockBurst RX、ShockBurst TX或Powerdown模式。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，nRF905是不活動(dòng)的狀態(tài)。在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，一部分晶體振蕩器是活動(dòng)的。如果uPCLK（Pin3）被使能，電流消耗將增加。在此模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。SPI接口由5個(gè)寄存器組成，一條SPI指令用來決定進(jìn)行什么操作。（a）狀態(tài)寄存器（StatusRegister）：寄存器包含數(shù)據(jù)就緒DR和地址匹配AM狀態(tài)。（c）發(fā)送地址（TXAddress）：寄存器包含目標(biāo)器件地址，字節(jié)長由配置寄存器設(shè)置。（e）接收有效數(shù)據(jù)（TXPayload）：寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。（3）SPI指令設(shè)置用于SPI接口的有用命令指令，當(dāng)CSN為低時(shí)，SPI接口開始等待一條指令，任何一條新指令均由CSN的又高到低的轉(zhuǎn)換開始。（b）SPI接口：SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。（c）狀態(tài)輸出接口：提供載波檢測(cè)輸出CD，地址匹配輸出AM，數(shù)據(jù)就緒輸出DR。（b）地址匹配當(dāng)nRF905工作在接受模式時(shí)，引入的數(shù)據(jù)包的地址與器件自身地址相同時(shí)，地址匹配引腳（AM）被置高，使用這個(gè)引腳控制被指示在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）信號(hào)置高前，器件正在接收數(shù)據(jù)