基于MSP430单片机的无线距离系统课程设计

1、Hefei University课程设计项目报告项目名称：无线距离报警无线距离报警摘要 本无线距离报警是以MSP430F1232超低功耗单片机作为主控核心和无线通信模块nRF2401的各个功能模块及其特性。系统主要实现了无线距离报警即当从机离开主机一定距离后主机会自动报警，并且在报警发生后可有用户通过按键对报警状态进行清除，另外从机还预设了内线的掉线检测，即主从机在正常通信的状态下，从机会实时将自身的一根内线信号上传给主机并伴有灯光报警提示。分析了数据发送和接收的工作原理以及实现本系统所要解决的关键问题最后通过实物验证了系统的性能。 关键词：单片机MSP430 、NRF24L2401

2、、无线通信 、报警    Wireless alarm distanceABSTRACT The wireless alarm distance is MSP430F1232 ultra low power microcontrolleras the main control core of each function module and wireless communication module nRF2401 and its characteristics.&

3、#160;The system mainly implements thewireless alarm distance is when the host certain distance from the machineafter the departure of the host will automatically alarm, and alarm occurs incan the user through the button on the alarm

4、60;state is clear, also from themachine also presupposes the disconnection detection inside, namely the master-slave communication in normal state, the opportunity will be a real timefrom the inside signal 

5、;upload their to the host and accompanied by light alarm.Analysis of the data sending and receiving the work principle and the key problems of implementation of the system to solve the final performance of the system is validated by re

6、al.Keyword:  MCU MSP430, NRF24L2401, wireless communication, alarm 目 录目 录II第一章 引言- 1 -第二章 方案设计- 1 -2.1系统实现的主要功能路- 1 -2.2总体方案- 2 -2.2.1方案论证与比较- 2 -第三章 系统硬件与软件设计- 4 -3.1 部分单元电路设计- 4 -3.2 软件设计- 9 -4.1测试仪器- 10 -4.2测试及性能分析- 11 -第五章 结论- 12 -参考文献- 13 -附 电路原理图和PCB版图及主从机部分代码- 14 -系统总体原理图-

7、 14 -系统PCB版图- 14 - 主从机部分代码. . .- 14 - 第一章 引言MSP430F1232超低功耗单片机第二章 方案设计2.1系统实现的主要功能MSP430F1232超低功耗单片机在报警发生后可有用户通过按键对报警状态进行清除。 4、从机还预设了内线的掉线检测，即主从机在正常通信的状态下，从机 会实时将自身的一根内线信号上传给主机并伴有灯光报警提示。2.2总体方案USB接口电源模块（输入5V）各级稳压模块 输出+3.3V）声光报警模块 按键模块MSP430F1232主控模块 无线收发模块 （NRF2401） 图2.2 方案设计总体框图方案论证与比较 控制器部分方案的选择与论

8、证 n 无线收发模块选择与论证 n 工作电源选择与论证 第三章 系统硬件与软件设计3.1 部分单元电路设计n 单片机主控电路图图3.1 单片机的最小系统电路图n 按键模块电路以及按键功能的详述 按键模块电路图如图3.2所示。按SW1键 系统出现声光报警时，取消/选择蜂鸣报警音 按SW2键 系统预设备用按键 图3.2 按键模块电路图n 声光报警电路及其分析 本模块设计三个发光二极管及一个蜂鸣器；单片机可直接驱动放光二极管的亮灭，但对于大负载的蜂鸣器需额外加入驱动电路故采用NPN（8050）加以间接控制。系统采用三个发光管向用户提示主从机的三种不同工作状态（蜂鸣器报警属于其中一类）；工作状态一：主

9、从机通信正常，二：主机或从机掉线（伴有蜂鸣报警），三：从机内线断开与否提示（此种状态下是在系统处于状态一工作的前提下进行），可用于采集各类传感器接入并将参量实时传送与主机。图3.3声光报警电路电路图n 无线收发模块及其电路分析 nRF24L01模块工作在2.4GHz2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm 时电流消

10、耗为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。 图3.4无线收发模块接口n USB接口电源及其电路分析 该模块分为两个部分USB接口电路及后级稳压电路；USB接口电路分为两个作用USB供电、代码下载（电阻TEST1、TEST就是起到跳线选择的目的）。后级稳压电路将USB提供的+5V电压降至+3.3V为整个系统供电（这里选择RT9193原因有三：一其封装相比AM1117拥有更小的尺寸以减小PCB的尺寸，二，整个系统的两大核心芯片（单片机，无线模块）都是超低功耗的理念设计故不需要搭载大功率的稳压片，三，贴片RT9193相比其他3.3V输出的稳压片拥有更高的转换效率

11、）；其外围电路配置参考RT9193数据手册。 图3.5 USB接口电源电路3.2 软件设计本设计软件模块采用C语言编写程序，分别对主机和从机进行编程下载，根据本设计任务要求，两个模块的程序流程图如下：上电上电单片机初始化单片机初始化nRF24L01初始化配置子程序nRF24L01初始化配置子程序nRF24L01激发为接收模式nRF24L01激发为发射模式数据发射成功启动声光报警 接收成功?nRF24L01激发为接收模式 NO nRF24L01激发为发射模式YES 接收成功? 内线断开 ？ NO YES 启动声光报警 NO 置位短线标志位 主机 从机 第四章 系统测试及误差分析4.1测试仪器1.

12、 数字万用表：一台2. 示波器：一台3. 单片机仿真下载器：一台4. 电脑：一台4.2测试及性能分析系统硬件方案完成后，各模块焊接、检测完毕后，连线无误，再逐步对各模块进行测试。在报警发生后可有用户通过按键对报警状态进行清除。 4、从机还预设了内线的掉线检测，即主从机在正常通信的状态下，从机 会实时将自身的一根内线信号上传给主机并伴有灯光报警提示。第五章 结论 本系统以MSP430F1232超低功耗单片机作为主控核心和无线通信模块（nRF2401）报警系统，该系统实用性强，可适合用于家庭防盗等。它具有如下功能：(1)主从模块掉线报警功能(2)撤报功能(3)主机同步跟踪从机接入的传感器的变化参量

13、(4)报警功能。 发送电路和接收电路的采用两块相同PCB系统板， 本次设计的硬件与调试工作是先后步进行的，即先进行PCB硬件的设计，待硬件焊接完成后，进入软件编程，代码编写分为主从两个部分，各个部分子程序均采用模块化编写；以便后续的代码的调试检错。 在发射接收程序的编写，程序写入芯片以后有时没有按照自己设想的状态实现，就更次改写入，在几次下来问题解决的同时，自己的思路和视野也开阔！ 由于时间问题，该系统需要进一步完善，即接收机与用户的通讯或者反馈，功能是让用户清楚你已经接收到他发送的的信息，可以耐心等待你的处理。 该设计已经通过调试，基本实现了设计所要求

14、的任务。 参考文献1 林涛数字电子技术清华大学出版社20062 秦龙单片机C语言应用程序设计电子工业出版社20063 王增福稳定电源使用电路选编电子工业出版社20034 沈建华MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践北京航空航天大学出版社20085 林涛模拟电子技术基础重庆大学出版社2001附 电路原理图系统总体原理图附图1系统PCB版图 部分代码 主机代码#include "msp430F1232.h"#include "Define.h"unsigned int counter=0,Timer=20;unsigned int Break_Tim

15、er;unsigned char Startup_flag=0,i; unsigned char Bell_flag =0;unsigned char Bell_sp=0; #pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void TimerAINT(void) if(Startup_flag) BELL_0; LED2_1; counter+; if(counter<15) LED1_0;if(Bell_sp)BELL_1; else LED1_1;if(Bell_sp)BELL_0;Bell_sp=0; if(counter>30) Startu

16、p_flag=0; counter=0; else Break_Timer+; if(Break_Timer>100) Break_Timer=100; LED2_0; if(!Bell_flag) BELL_1; else BELL_0; main() WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /禁止看门狗 LED_IO_set(); BELL_IO_set(); KEY_IO_set(); RF24L01_IO_set(); InitSys(); init_NRF24L01() ; InitTimerA();/定时器 A 初始化 LED1_1;LED3_1;LED2_1;

17、BELL_0; /delay_ms(300) ; LED2_0; BELL_1;delay_ms(300) ; BELL_0;LED2_1; while(1) Scan_KEY_Code();/扫描按键值 及 处理 SetRX_Mode(); if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf) /接收数据 if(RxBuf4=0x29) Bell_sp=1; LED3_0; else LED3_1; if(RxBuf1=0x29) Startup_flag=1; Break_Timer=0; TxBuf1 = 0x29;/发送完后将TxBuf1设定成0xFF，以作状态恢复 TxBuf2 =

18、 0x55; for(i=10;i>0;i-) /重复发送 防止丢失 nRF24L01_TxPacket(TxBuf);/ 当有按键后，不同按键发送不同数据 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF); delay_ms(50) ; TxBuf1 = 0xff;/发送完后将TxBuf1设定成0xFF，以作状态恢复 TxBuf2 = 0xff; 从机代码#include "msp430F1232.h"#include "Define.h"unsigned int counter=0,Timer=0;unsigned int B

19、reak_Timer;unsigned char Startup_flag=0,i;unsigned char Bell_flag=0;unsigned char Bell_tab=0;#pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void TimerAINT(void) Timer+; if(Startup_flag) BELL_0; LED2_1; counter+; if(counter<15) LED1_0; else LED1_1; if(counter>25) Startup_flag=0; counter=0; else Break_Timer+; if(Break_Timer>140) Break_Timer=140; LED2_0; if(!Bell_flag) BELL_1; else BELL_0; main() WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /禁止看门狗 LED_IO_set(); BELL_IO_set(); KEY_IO_set(); RF24L01_IO_set(); InitSys(); init_NRF24L01() ; InitTimerA();/定时器 A 初始化 LED1_1;LED3_0;LED2_1; BELL_0;