外文翻译译文-基于MSP430和nRF2401的低功率无线通信系统的设计

0中文译文基于MSP430和nRF2401的低功率无线通信系统的设计摘要根据非接触式传输监测的需求，本文设计了一种基于MSP430F1611和nRF2401的16位低功耗无线通信系统。详细介绍了系统的结构、硬件和软件的设计。该系统实现了实时数据采集功能，对nRF2401无线传输和微机通信有帮助。它具有低成本、低功耗和性能可靠等特点。关键词：单片机；低功耗；无线通信；nRF2401一、引言在控制系统中，信号和指令要求电子转移。在日常生活和生产中，这些数据主要是由双绞线、同轴电缆和光纤传输的。然而，这种传输需要布线施工，因而经常会导致电磁干扰和信号衰减。此外，在工业环境下，当测试点移动或铺设电缆时，要求采用无线通信技术实现数据的非接触传输。本文介绍了一种基于美国TI公司的16位单片机和挪威nrf2401from北欧公司的无线通信系统，以实现数据的双向无线传输。该器件特别适用于低成本、低功耗的无线通信系统，具有广泛的应用前景。二、系统硬件电路的设计A系统结构和工作原理无线通信系统主要包括数据采集模块和系统监控模块。MSP430是数据采集模块的核心，并通过程序控制该模块。监控模块包括上位机和单片机。MAX232主要完成从RS232转TTL电平变化。单片机与PC机的RS232两模块之间的无线通信系统是由无线通信芯片nRF2401内置的通信接口，它接收数据或单芯片订单，接收和发送数据的天线和模块间的信息交流。系统框图如图1所示。图1系统方框图1B16位超低功耗MSP430F1611单片机MSP430是美国TI公司，在内部外设丰富和灵活的开发工具生成的低功耗混合信号处理器。MSP430F161的电压范围从1.8V到3.6V。在主动模式下280A，在待机状态下1.6A，在关断模式下0.1A。它集成了12位A/D转换器，比较器，D/A转换器，定时器，串行通信接口，看门狗，振动器，大量的I/O端口和48KB+256B闪存和10KB内存。MSP430F1611除了其正常模式分为五种节省电力模式。为了满足低功耗的要求，CPU完成控制任务后将采用节能模式。因此，该系统适用于高集成度，低功耗和低成本的环境。C.2.4GHz的nRF2401单芯片收发器2.4GHz的nRF2401单芯片收发器产自挪威的北欧公司。其工作频带2.42.5GHzISM,使它适用于全球无线市场。主要零部件有频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和标准SPI等。输出功率和通信信道可以由软件配置，它可以使用125通信通道，顶部传输速度可达1Mb/s，因此它比蓝牙的更快。nRF2401的工作电压为1.9V3.6V，这是低功率器件。当在-5dB的功率时，工作电流是10.5mA，接收电流仅18mA。采用SOC设计方法，该装置只需几个外部设备来弥补射频收发器电路。因为rnRF2401比蓝牙的产品便宜，没有复杂的通信协议，明确在产品消费者和自由交流的类型，它是广泛用于低功耗、高集成度无线通信系统。有四种工作模式：收发模式、配置模式、空闲模式和关闭模式。这些模式可以通过配置三针：PWR_UP，CE和CS，如表1所示：表1RF2401操作模式压力模式PWR_UPCECS收发模式110配置模式101空闲模式100关闭模式0根据CS，CLK和nRF2401数据三个引脚，nRF2401的可配置为突发冲击TM收发器模式或直接收发模式。采用冲击突发TM收发器模式，它具有简单的程序和高稳定性的特点。D.中央电路MSP430F1611单片机和nRF2401的接口电路图如图2所示，其中P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P3.3连接PWR_UP、DR1、CE、CS、CLK。三引脚P1.0、P1.2和P1.3，用于选择操作模式；P1.1为中断模式。P3.3是同步的时钟信号；数据操作在SPI模式传输到单片机P3.1P3.2和SIMO、电阻，从而实现2SPI通信。图2MSP430F1611单片机和nRF2401的示意图三、系统软件设计系统软件编程IAR嵌入式工作台的发展，包括计算机监测模块、数据采集和发射机模块和单片机接收模块。为了降低功耗，每个模块被初始化时，电源接通，然后进入低功耗模式LPM3。PMWKUP收到后，系统进行数据采集，处理，存储，接收和发送。当整个运行结束时，无线模块进入拦截模式和低功耗模式。A.数据采集和发射模块图3显示了数据采集和发射模块的主要软件流程图。首先，模块应该被初始化，例如，输入/输出端口初始化，无线芯片配置，开启定时器和外部中断。当系统接收外部中断时，它会进入中断服务子程序，执行数据采集和无线传输功能。中断服务子程序流程图如图4所示。开始开始初始化初始化nRF2401接收nRF2401接收等待中断等待中断LPM3模式LPM3模式3图3数据采集与发射模块的主程序流程图开始开始nRF2401发射nRF2401发射启动/模数转换器启动/模数转换器数据传输数据传输完成？完成？结束结束图4中断子程序流程图B.单芯片接收模块图5显示了单片机接收模块的流程图。该模块主要完成数据的接收和上传，并进行了数据采集和发送模块的初始化。当接收到数据采集和发送模块应该被唤醒，然后接收数据并将其存储在RAM。这些数据上传到个人电脑上，并可以处理，显示和打印。C计算机监控模块计算机监控模块采用VB6.0程序，发送信息的MSP430与PC机之间通过RS232。VB6.0的MSCOMM控件提供了标准的事件处理和方法，达到有效的MSCOMM控件。其功能包括与MSP430单片机的实时数据交换，显示各测试参数，进行数据存储、处理和打印。4开始开始初始化初始化nRF2401发射nRF2401发射发送指令发送指令nRF2401接收nRF2401接收接收数据接收数据收到？收到？保存数据保存数据完成？完成？上传到PC上传到PC结束结束YNNY图5单片机接收模块的流程图四、结论在本文中，无线通信系统的设计是基于MSP430f116和nRF2401芯片。它实现了实时采集测量、无线传输和数据上传等功能，并提出了远程数据采集系统的一种方便的无线数据传输方式。该系统具有体积小、便于携带、测量、稳定性强、精度高的特点，具有良好的应用前景。因此，它可以作为一个基本模式，用于许多领域。5参考文献1王晓蕾，吴17瑞，江群，吴炳新.基于MSP430的遗传算法的密度与无线输电系统设计.仪表技术与传感器.2009（04）：76-80.2任凯，梁清华.基于nRF2401的便携式心电监护仪的设计.辽宁理工学院学报.2007（06）：362-364.3陈丽娟，昌华.基于nRF2401的无线数据通信.中华显微外科杂志，2006（01）：248-250.4张彪，胡辉，太阳晨光基于MSP430F2274的无线数据采集模块的设计.产品特点.2009（01）：43-45.5徐俊，戴亚雯、张毅涛.超低功耗无线应变传感器基于MSP430单片机的设计.仪表技术与传感器.2008（7）：11-13.6丁研创，魏佳鸿，刘光.基于nRF2401的分布式温度测试系统.电子测量技术，200