MSP430芯片（共8篇）
MSP430芯片 篇1
1 引言
目前,对广大激光打印耗材用户而言,硒鼓芯片[1]只是一次性产品。当用户购买的硒鼓使用完毕后,随带的硒鼓芯片也就无法使用,只能被当做垃圾处理掉。由于硒鼓芯片属于电子产品,一旦处理不当,很容易污染环境。
硒鼓芯片的作用主要是用来进行硒鼓型号的识别和打印页数的计数,若能将其上的微控制器中的固件或程序重新更新,则可以实现对硒鼓芯片的再利用。对激光打印耗材生产厂家来讲,这样做不仅可以降低生产成本,而且可以减少电子垃圾对环境的危害,可谓一举两得。
本文设计了一种基于MSP430单片机的硒鼓芯片复位装置。利用该装置可以复位不同型号的硒鼓芯片,从而使硒鼓芯片可循环利用,以达到节约生产成本、保护环境的目的。该装置同时具有复位效果好、易于操作的优点。
2 整体硬件设计
硒鼓芯片复位装置的硬件系统包括微控制器核心系统、电源电路、键盘电路、硒鼓芯片通信接口、LED-LCD显示电路和RS232串口通信电路。其系统结构框图如图1所示。
作为系统的控制核心,选择一款性价比高的微控制器是非常关键的。经过比较,我们选择了美国德州仪器公司(TI)开发的16位RISC指令MSP430F149[2]单片机。它的突出优点是超低功耗和外围模块齐全。它将各种外围资源集中在片上,实现了片上系统,从而大大简化了外围系统的设计,具体特点[3]:
1)低电压、超低功耗。工作电压仅为1.8V～3.6V,在1MHZ时钟条件下运行,工作电流视工作模式不同在0.1uA～400uA变化。
2)强大的处理能力。采用了高效16位RISC结构,具有丰富的寻址方式,简洁的27条内核指令,在8MHZ晶体驱动下,指令周期为125us。
3)系统工作稳定。上电复位后,首先由DCO-CLK启动CPU,以保证程序从正确的位置开始执行,保证晶体振荡器有足够的时间起振及稳定时间。如果晶体振荡器在用作CPU时钟MCLK时发生故障,DCO会自动启动,以保证系统正常工作。如果程序出错,可用看门狗将其复位。
4)具有较丰富的片内外设。本设计采用的MSP430F149,它的片内外设包含:60Kb
FLASH和2Kb RAM,12位200Kb/s的A/D
转换器,高精度比较器,一个硬件乘法器,具有3个捕获/比较寄存器的16位定时器
TimeA和TimeB,1个看门狗时钟,2通道串行通信接口可用于异步或同步,有6×8个可实现方向设置的并行输入/输出端口,其中P1口和P2口具有中断功能。
5)方便高效的开发环境。包含了JTAG技术和FLASH在线编程技术,开发语言有汇编和C语言。
2.1 MSP430F149核心系统
本设计中的MSP430F149核心系统包括微控制器MSP430F149、复位电路、时钟电路和JTAG调试下载电路。主控制器MSP430F149中使用了P1、P2和P3三个端口,其余三个端口未使用。在MSP430F149单片机中有一/RST复位管脚,只要有低电平输入,系统就将复位。时钟电路中,连接了8MHZ的石英晶体振荡器,以便系统以高速运行。为方便系统的开发和调试,增加了JTAG调试下载电路。
2.2 电源电路
本设计采用了桥式整流电路,所以不用考虑外接电源的极性要求,输出电压范围在7.5～12V间电流大于200mA的直流或交流电源都可以直接使用。由于整个系统采用3.3V工作电压,这里采用了二级电压变换来得到3.3V。首先利用DC-DC变换器7805,将外部输入电压变换为5V,然后再采用LDO器件AMS117-3.3V,将5V变换为3.3V。
2.3 硒鼓芯片通信接口
利用P 1.5和P 1.6端口引出的接插座作为MSP430F149和硒鼓芯片的数据通信接口,通过I/O口线模拟打印机和硒鼓芯片通信时序,从而将保存在MSP430F149 FLASH中的复位数据写入硒鼓芯片中。
2.4 RS232串口通信电路
本设计预留MSP430F149与PC机的串口通信通道,方便以后对复位装置的升级改造。串口通信通道采用R S 2 3 2串行通信总线,采用M A X I M公司生产的MAX3232作为RS232电平转换芯片。P3.4和P3.5作为MSP430F149端的发送和接收端口。
2.5 LED-LCD电路
LED电路由电源状态显示电路和复位装置工作状态指示电路组成。复位装置上电后,红色电源指示灯亮起。将P3.6口连接一个LED和一个限流电阻,另一端接地。通过P3.6口输出高低电平来显示复位装置的工作状态。
液晶显示器为128×64点阵式液晶模块,带有背光控制,可显示汉字及图形。单片机P2口与LCD的数据口连接,用于数字信号的读写,P3.0,P3.1和P3.2分别作为LCD的片选端口、读/写控制信号端口和使能信号端口。显示器界面分为三级,由用户欢迎界面、用户工作界面和用户设置界面组成。
2.6 键盘电路
本设计采用的是独立式按键,直接用P 1口中的P1.0～P1.3四个I/O口线构成单个按键电路。每个按键单独占有一根I/O口线,且其工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。由于MSP430F149的P1口和P 2口均具有中断功能,所以采用了中断方式的独立式按键电路。四个独立式按键用来实现确定、取消、设置、选择和开始等功能,有的按键需要承担两个功能。
针对同一按键来实现不同功能的问题,在此使用了软按键轮询技术[4]。所谓软按键轮询技术,就是用于菜单和按键组合在一起的用户界面技术。该技术使得用户可以在单一的功能键上进行多种选择。也就是说,每一个按键可以和一个命令菜单或参数菜单相联系,用户可以通过按合适的键来选择所需要的命令。即采用按键嵌套的方法来使同一按键实现不同的功能。
整体硬件电路原理图如图2所示。
3 软件设计
MSP430系列单片机可以利用IAR公司的WORK-BENCH和C-SPY编译,直接下载至片内FLASH内存脱机运行,整个用户界面友好,调试过程中可以在上层软件中看到各寄存器的内容,并在线修改,支持单步运行,在线观察定义的各个变量实时值,采用把所有相关文件放入一个项目中的组织方式,编译运行时软件会自动将文件按内在联系自动组合在一起,支持汇编和C语言的编程,可以说MSP430的软件开发环境使用是相当简洁、方便、高效的。
整个程序设计采用C语言编写。采用C语言编写的优势在于可以缩短项目开发周期、降低开发难度。整个程序由主程序、初始化子程序、复位数据装载子程序和延时子程序等组成。
程序流程图如图3所示。
4 结束语
以上比较完整地论述了一种基于MSP430的硒鼓芯片复位装置,按照装置的系统结构介绍了各个构成模块,并着重讨论了该装置的硬件设计。目前,该装置已经应用在硒鼓的生产过程中。经过生产中的大量测试表明,该装置对硒鼓芯片的复位效果良好。
摘要：针对激光打印耗材生产厂家硒鼓生产过程中需对硒鼓芯片进行再利用的问题,设计了一种基于MSP430的硒鼓芯片复位装置。利用该装置可以复位不同型号的硒鼓芯片,从而使硒鼓芯片可循环利用,以达到节约生产成本、保护环境的目的。该装置同时具有复位效果好、易于操作的优点。
关键词：MSP430,硒鼓芯片,复位装置
参考文献
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[4]阮三元,李刚.基于MSP430的微型家用心电图机[J].电子产品世界,2003,9(下半月):79-81
MSP430芯片 篇2
关键词：MSP430单片机；优点；设计
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
MSP430单片机在工业控温领域被广泛应用，要想提高其实用效率，就必须从发展现状、方案设计等方面进行入手，将其引用优势清晰的体现出来，下面我进行逐一分析。
一、MSP430单片机的应用现状
随着工业化进程的不断加深，工业温度控制占据了十分重要的地位，越来越多的领域对于温度的控制精度要求逐渐提高，例如有机物仓储、消防监测、医疗控温等方面的应用十分广泛，就此可以MSP430单片机在社会生产中发挥着十分重要的作用，该装置在实际应用上有着更加广阔的发展前景。
二、MSP430单片机的优点
（一）处理能力巨大。MSP430单片机的运行速率为12位，整体结构是由RISC形式，并且在信息收集方面分布很广。最大内核处理指令高达27条，同时在设备中布置了大量信息存储设备，可以根据存储形式进行多种方面的运算。可以同时使用查表处理方法，并且拥有一个8MHZ驱动内核，使其指令周期为125μs。这些特点在很大程度上能够保证高性能的准确信息的输出，在加上其高兼容的特点可以直接内嵌于多种设备。
（二）能耗较低。MSP430单片机的内部布置了可以直接降低芯片电源盒电压的可控式运行时钟，这使其在使用中能够达到超低的能耗。MSP430单片机的电源不高于3.6V。这可以使其在1MHz的时钟运行时，只需要0.1～400μA之间电流就可以工作，另外MSP430单片机所好似用的系统为时钟系统模式。并且在种类上分为基本时钟系统和锁频环时钟系统，这会使它在应用上有更多的选择。在CPU的构成上可以根据需求进行一或二个晶体振荡器的调整。系统在构成时所做的CPU和多种模块能够最大程度的降低并且能够用在系统运行的过程中进行多种模块的使用，并且采取不同的工作模块，使芯片的能耗江东啊最低。
（三）系统运行稳定。系统运行都是先启动时钟系统在开启CPU，这样就能保证程序从正确的位置进行执行，同时保证晶体振荡器能够处于一个相对稳定的时间中。在应用中系统兼容的软件可以通过存储器来确定系统的时钟频率。例如当晶体振荡器最为CPU时会加大故障的产生率，但DCO的激动可以弥补这一缺点，在保证系统正常运行的同时将系统程序进行复位。
三、MSP430单片机的整体设计方案
（一）温控设计。很多温度控制系统都是以MSP430单片机作为核心控制，系统中的硬件部分主要负责温度检测、信息放大、温度预警、程序控制等方面，这也使温度的传感器能够通过温度信息直接转换为模拟电压信号。在电压信号放大后可以直接应用到单片机的控制范围之内，这样就能完成奖温度控制系统转换为电压预警信号，同时电压信号也被放大到单片机能够接纳的范围内。在将受干扰的滤波进行过滤，再将其送入单片机。MSP430单片机在信号的采集过程中为了提高精度，都会对信号进行数字滤波。这种采集形式对于单片机来说能够进一步的提高精度。单片机能够将收集到的温度信息进行比较，如果出现程序上的调节和定值就会对检测形式和差值提出温度控制的方法，并且合理的触发程序的控制单元进行单元控制。当检测值高于设定值时，可以控制制冷系统来降低环境的温度，当检测值低于设定值时，需要启动加热程序，并且环境温度，使其达到控制温度的目的。
（二）信号放大部分设计。信号质量是保证温度控制准确性的重要因素之一。所以必须要使用电压对电压信号进行放大，需要放大的信号一般都是由温度传感器直接发送，电压信号发生的信号较低，这就是使放大器能够将信号放大到足够的强度。然后再将洗好传送到单片机进行分析，使其能够进行合理的温度控制。
（三）共发射极放大器结构。共发射极放大器，能够把输入的交流信号电压叠加在直流电压上，使晶体管基极、发射极之间的正向电压发生变化，通过晶体管的控制作用，使集电极电流有更大的变化，它的变量在集电极电阻上产生大的电压变量，从而实现电压放大。共发射极的电压需要进行合理的放大，并且将电压实现按需求的变量。
（1）电路运行中多需要的能源要由集电极电源VCC进行放大，要将发射结处于正向偏置的位置，同时将集电结处于反向的位置。这样进行能够将晶体管的工作能力增强，但需要注意VCC的取值范围，要设置为几伏到几十伏的范围内。（2）晶体管V是放大电路的核心元件。利用晶体管在放大区的电流控制作用，即Ic=βIb的电流放大作用，将微弱的电信号进行放大。（3）集电极负载电阻Rc是晶体管的集电极负载电阻。它将集电极电流的变化转换为电压的变化，实现电路的电压放大作用。Rc一般为几千欧到几十千欧。（4）在工作范围内基极电阻RB，也要被放大才能达到使用的状态，这需要适当提升其静态工作点的位置，并且在保证RB的电阻在几十千欧到几百千欧。（5）耦合电容C1、C2起隔直流、通交流的作用。在信号频率范围内，认为容抗近似为零。所以分析电路时，在直流通路中电容视为开路，在交流通路中电容视为短路。C1、C2一般为十几微法的有极性电解电容。
四、结束语
本文针对MSP430单片机的优势和设计应用进行分析，使我们知道MSP430单片机在低功耗、处理能力强等方面有着十分显著地优势，同时MSP430单片机在作为主控制器时，对环节温度和室内温度能够进行精密的控制，它的可靠性、结构性、低成本等有优势使其具备了十分广泛的发展前景。
参考文献：
[1]杜德.基于MSP430单片机的温度控制系统的设计[J].山东纺织经济，2006（03）.
[2]于莲芝，刘国现.基于MSP430单片机的温度控制系统[A].第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（02）[C].2008.
MSP430芯片 篇3
随着我国社会人口结构的老龄化,预期到2030年老年人家庭的比例将达到90%,老年人家庭将空巢化。由于老年人的机体会随着年龄的增长而发生变化,导致老年人突发性心脏疾病和意外跌倒的事故会越来越多。若能对老年人远程监护,实现突发事件报警,医护人员实施及时抢救,则会减少老年人意外事故的发生[1]。
本文设计的空巢老年人实时监护终端,采用织物式心电电极和三维加速度传感器,并支持蓝牙无线通信。当监护终端检测到老年人发生心率异常或跌倒时,则会通过无线蓝牙技术实现报警,实施及时救助,避免意外状况发生。
1 系统的结构设计
本系统基于T I公司的超低功耗1 6 b i t的MSP430FG4618为核心,采用电子织物电极的心电胸带,设计了老年人监护终端。该终端可以将检测出的人体心电信号传输给心电信号采集单元[2]。在结构上,此终端集成了电源模块、信号采集模块、信号处理模块和蓝牙通讯模块。其结构和实物如图1和图2所示。
1.1 信号采集模块
在传感器的选择上,我们选取电子织物电极获取心电信号,这是心电采集的一大特点。可以拉伸的导电容性织物里的导电银,具有与莱卡一样的舒展。这种92%尼龙和8%的多拉斯坦(Dorlastan)织物上镀了银,提供了在两个方向伸展的独特能力,利用这种镀银电极和人体之间的容性耦合来实现信号的检测。
三轴加速度传感器装置里采用L I S 3 0 2 D L芯片,是意法半导体推出的三轴加速传感器芯片。LIS302DL小型低功耗是MEMS三轴加速度计。包括有传感元件和能通过I2C/SPI串行接口提供测量加速度的IC接口,量程范围是-8 g~-2 g;2 g~8 g,具有线性的数字输出,数据输出速率为100 Hz或400 Hz。
1.2 处理器单元
系统的监护终端选择TI公司的超低功耗16bit单片机MSP430FG4618作为控制与计算单元,外设包含了高性能的12bit的A/D转换器、高速的SPI总线和USART接口等。片内总线具有DMA通道,从A/D转换器得到的数据可以直接送往各总线接口而不需要CPU干预,从而简化了系统的硬件电路,大大降低了系统的成本。
1.3 数据存储单元
在系统采集数据时,为了分析老年人的心率失常,需要将传感器的原始数据存储分析。但M S P 4 3 0 F G 4 6 1 8的R A M只有8 K B,因此我们采用M A C R O N I X公司生产的型号M X 2 5 L 1 6 0 5 D M 1 I-12G的Flash芯片对微处理器进行RAM扩展,单片机通过内部集成的USCIA模块的SPI模式与Flash芯片通讯[2]。
1.4 无线通讯模块
无线通讯模块采用蓝牙模块IDS-BM4A实现。MSP430通过内部集成的UART接口实现与蓝牙模块通讯。利用蓝牙通讯模块完成与手机等网关设备的信息的交互。
2 软件设计
软件系统主要分为主程序和中断处理程序两部分;按功能又可以分为主程序、信号采集程序、心率检测程序、跌倒检测程序和通讯程序。整个软件利用MSP430FG4618的IAR编译器,采用分层结构编写。
2.1 主程序
主程序模块主要是将各个模块进行协调和数据交互,完成各种配置寄存器的初始化。当监护终端上电或复位后,主程序完成参数的初始化功能,开启中断,进入主循环。在循环的过程中,主要完成对采集的心电信号数字滤波、去基线漂移以及心率计算,若检测到心率异常,则进行报警。利用三轴加速度传感器对人体活动产生的加速度信号进行采集,然后由MSP430的微处理器对信号进行预处理,采用中值滤波器滤除加速度采集装置采集值的噪声。若检测到跌倒,则启动无线蓝牙报警。
监护终端的中断包括心电信号的模数转换和定时器中断。定时器Timer_A控制系统的5s的心电数据采集,若5s没有完成数据处理,则强制系统回到循环起始位置,定时器A是通过软件设置其寄存器完成上述功能,当计时寄存器计数满时,就会产生中断控制心电信号的采集。
2.2 信号的获取
A/D转换接口是数据采集前向通道中的一个重要环节。本设计中A/D转换部分软件实现心电模拟信号转换为数字信号,以便后面进一步的分析处理。通过MSP430提供的A/D部分的寄存器完成模数转换的工作方式,有定时器A完成采样频率的设定,定时器A是通过软件设置其寄存器完成上述功能。当计时寄存器计数满时,就会产生中断,在中断中,先停止A/D的转换,读取数据后启动A/D转换,然后再等待下一次中断的到来。
由于加速度信号获取采用三轴加速度传感器LIS302DL,直接提供数字信号,我们通过传感器提供的I2C/SPI串行接口,直接读取我们所需要的三轴加速度信号。
2.3 心率和跌倒的检测
我们所获得的心电信号,首先进行平滑滤波,即去除基线漂移、陷波、R波检测以及进行心率检测。当检测到心率失常(过低或者过高)时,就启动蓝牙无线传输发送给PDA端,以进行及时的救助[1]。
加速度信号是采用50 Hz采样加速度计的信号得到。由于人体活动产生的加速度信号频率主要是处在0~20 Hz之间,跟重力加速度分量完全叠加在一起[3],故我们通过20 Hz的3阶低通滤波器滤除与人体活动无关的干扰信号。然后,利用3个轴向加速度信号的大小,采用阈值判别法以及与三个方向的夹角来进行跌倒检测。不同跌倒类型的信号在波形上存在很大的相似度,在跌倒发生的瞬间都有一段非常大的尖脉冲出现,跌倒动作在1 s的时间内完成。基于此,选择特征值,其中,A、B、C分别为X、Y、Z轴的原始加速度经过中值滤波后的值[3,4]。综合分析测得的多组数据,设定阈值为e=0.831,当e<0.831时,初步判定有可能发生跌倒。但是,此阈值的触发也有可能是突然站起或者转身等动作引起的,应对选取阈值触发后的10 s的数据进行进一步观察,根据数据的变化大小,进一步判断是否发生跌倒[5,6]。
2.4 无线蓝牙通讯
监护终端的蓝牙通讯功能采用蓝牙模块I D S-BM4A。单片机通过内部集成的UART接口与蓝牙模块通讯,监护终端以中断方式将心率或跌倒的报警信号经蓝牙无线传输到PDA端。
通过软件设置MSP430内部的特殊功能寄存器U1CTL|=CHAR,配置为不校验,8bit数据传送,U1RCTL默认设置,所有接收到的信息都是为数据。设置UART的工作模式,采取中断方式向PDA端发送报警信息。
3 结果
本设计完成心率的检测,提供异常心率和跌倒报警,为远程监护系统的发展提供了基础,同时实现对空巢老年人的远程监护。当检测到发生突发性事件时,实现报警,医护人员实施及时的抢救,则会减少老年人意外事故的发生。心率的检测是基于织物式电极,避免了传感器与人体的直接接触。当检测到跌倒或者心率异常时,系统启动无线蓝牙通讯,向远程PDA端发出报警,有效处理老人意外跌倒或心脏病突发等紧急情况。
参考文献
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[6]闽超.基于加速度信号的跌倒检测算法研究[D].南京:东南大学,2010
MSP430芯片 篇4
矿用救灾指挥装置是一种用于井下救援的音视频指挥系统, 实现了远距离音视频和环境数据的监测, 为救援指挥人员提供了重要信息。矿井灾害发生后, 井下电网停止运行, 所有救援设备都采用电池供电, 工作时间受到一定限制。按矿山救护规程[1], 呼吸器额定工作时间不小于4 h, 通信设备完成一次工作的时间也不得小于4 h。当救护队员回到井下救援基地更换呼吸器后, 如果需要进行第二次救援工作, 就要求通信设备工作时间更长。
本文设计了一种休眠唤醒装置, 可实现救灾指挥装置网络视频服务器的休眠唤醒功能。网络视频服务器是救灾指挥装置的一部分, 由救援人员随身携带, 休眠唤醒装置的所有功能由控制指挥中心通过该网络视频服务器控制。当指挥人员发现网络视频服务器电量不足或救援人员暂时撤离救援现场时, 可以将网络视频服务器休眠, 从而节省电量, 延长其工作时间;当需要了解救援现场的环境数据时, 可以将网络视频服务器唤醒, 使救援人员在二次救援前对灾害现场的环境情况有一个清晰的了解, 保证救援人员的人身安全[2]。
1装置硬件设计
休眠唤醒装置主要包括主控模块、电源模块、电量监测模块、电源控制模块、信号监测模块、RS485通信模块、环境数据监测模块等, 如图1所示。其中主控模块选用美国TI公司生产的MSP430F149单片机[3,4]。MSP430F149是16位RSIC结构FLASH型单片机, 配备双串口、12位ADC、硬件乘法器等模块, 多种低功耗模式设计, 非常适合低功耗产品的开发。
1.1 电源模块
由于休眠唤醒装置需要随时监测现场环境数据, 电源部分必须为其提供稳定持续的电压。因此, 电源模块的输入直接由镍氢电池串一限流电阻供电, 采用78L05芯片和SPX1117-3.3芯片两级电压变换, 为装置提供+5 V和+3.3 V两个电压。该电源模块最终由环氧树脂灌封以保证其安全性。
1.2 环境数据监测模块和RS485通信模块
MSP430F149有2个USART通信端口, 其性能完全一样, 每个通信端口可通过RS232、RS485等芯片与串行接口电路通信。在本装置中, 第一个USART通信端口外接RS232串口驱动芯片MAX3232, 组成符合EIA-RS232的标准串行端口, 与带串口接口的多参数传感器构成环境数据监测模块。第二个USART通信端口外接RS485驱动芯片SP3485, 构成RS485串行端口, 如图2所示。该RS485通信模块是休眠唤醒装置的核心部分, 环境数据、控制中心的命令等都通过该端口收发[5]。
由于SP3485是半双工的RS485收发器, 同一时刻只能执行接收或发送功能, 因此, 将MSP430F149的P4.1脚作为SP3485的接收/发送功能控制脚。当P4.1为高电平时, SP3485处于发送状态;当P4.1为低电平时, SP3485处于接收状态。正常工作时, SP3485处于接收状态, 接收控制指挥中心发送过来的各种控制指令。由于环境参数和电池电压值也是通过该接口上传到控制中心的, 因此, 利用MSP430F149的定时器功能来切换SP3485的状态。若定时时间到, 将P4.1引脚置为高电平, 并将现场采集到的环境数据和电池电压值上传到控制指挥中心;数据发送完成后, 再将P4.1引脚置为低电平, 使SP3485处于接收状态。
1.3 电量监测模块和电源控制模块
MSP430F149提供一个12位精度的ADC模块, 它具有速度快、通用性强等特点。该模块由输入的16路模拟开关、内部参考电压源、ADC内核、时钟源、数据采集与保持/触发电路、ADC数据输出部分和ADC控制寄存器等组成。在休眠唤醒装置中, 使用一路A/D输入采集电池电压值, 并通过RS485通信端口将电压值传输到网络视频服务器, 进而传输到控制指挥中心。指挥人员可以随时关注设备的电池电量剩余状态, 控制设备休眠功能的开启或关断[6]。
当指挥人员发现设备电量不足或救援人员暂时撤离救援现场时, 可以发送休眠命令给网络视频服务器, 网络视频服务器再通过RS485通信模块将该命令发送到休眠唤醒装置。休眠唤醒装置通过电源控制模块对网络视频服务器断电。此时, 只有休眠唤醒装置带电工作, 从而延长了电池的单次使用时间[7]。电源控制模块电路如图3所示。
图3中, Q1为IR公司生产的第五代HEXFET功率场效应管IRF4905, 它采用先进的工艺技术制造, 具有极低的导通阻抗, 加上其快速的转换速率和以坚固耐用著称的HEXFET设计, 使得IRF4905成为极其高效可靠、应用范围超广的器件。施密特触发器CD40106和电阻R16、R17, 电容C15组成双稳态电路, 作单键控制开关用。
下面对电源控制模块的工作原理作简单说明。假设CD40106的1脚输入高电平, 则4脚也为高电平, 通过电阻R17使电路稳定输出高电平, 此时IRF4905截止, 网络视频服务器断电。因为2脚为低电平, 所以电容C15通过R16放电, PA端保持低电平。按下开关, PA、PB端短路时, CD40106的1脚变为低电平, 4脚也变为低电平, 电路翻转, 稳定输出低电平, 此时IRF4905导通, 网络视频服务器上电。C15通过R16充电, PA端保持高电平。若再按一次开关, 使PA、PB端短路, 电路又回到另一种稳定状态。通过以上分析可知, 只要控制PA、PB两端的接通与断开, 就可以控制网络视频服务器电源的通断。
1.4 信号监测模块
当网络视频服务器的电源被关断后, 信号监测模块一直监测通信线上的唤醒特征电压, 该特征信号由控制指挥中心处的上位机给出。当需要了解救援现场的环境数据时, 可以发出唤醒命令, 由信号监测模块开启网络视频服务器电源, 实现救援现场的音视频和环境数据监测。
2装置软件设计
休眠唤醒装置的软件主要包括主程序和中断服务程序。主程序流程如图4所示。首先初始化系统, 然后判断网络视频服务器的电源状态, 若电源处于开启状态, 则执行电池电量和环境数据上传功能;若电源处于关闭状态, 则等待唤醒特征电压的出现, 特征电压出现后开启网络视频服务器电源。中断服务程序接收两个串口的数据:第一个串口收到数据后将该数据压入环境参数数据队列, 并判断是否需要上传该数据;第二个串口收到数据后判断是否需要休眠网络视频服务器。
为节省内存空间, 便于阅读和管理程序, 软件采用模块化结构。每个功能模块由相应的子程序组成, 用来实现特定功能[4]。
3结语
网络视频服务器休眠时, 只有休眠唤醒装置带电工作。设计电池容量为8 A·h, 网络视频服务器工作电流为860 mA, 休眠唤醒装置工作电流为24 mA。网络视频服务器正常工作时, 电池单次使用时间为9 h;而网络视频服务器处于休眠状态时, 电池单次使用时间可达320 h。可见, 休眠唤醒装置能够有效提高网络视频服务器的利用率, 使多次救援、持续作业成为可能。
摘要：针对矿用救灾指挥装置网络视频服务器采用电池供电工作时间短的缺点, 采用MSP430低功耗单片机设计了一种休眠唤醒装置, 实现了网络视频服务器的休眠唤醒功能, 延长了网络视频服务器电池的使用时间, 使得多次救援、持续作业成为可能。
关键词：救灾指挥,休眠唤醒,网络视频服务器,MSP430
参考文献
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MSP430芯片 篇5
1 总体设计
图1是汽车防撞系统框图。
系统开始工作时, 测速模块开始检测汽车轮胎的转速, 将数据送给MSP430后计算出此时的车速, 与此同时测距模块开始工作, 把检测到的数据 (前方车辆或障碍物的距离) 传递给单片机。单片机通过处理、分析、计算和比较输入的信息完成碰撞预测和判断功能, 并在危险的时候做出警报。同时单片机通过显示模块显示当前的速度、理论安全距离、实际距离。
2 测速模块
2.1 转速测量方法
这个系统所用的转速测量方法是M法 (测频法) 。转速的定义是指单位时间内轮子所转圈数。这在转换过程中是一种重复运动, 并且是有规律可循的。如果把一块永磁钢安装在车轮轮胎的边沿上, 在汽车开动的时候, 这个永磁钢会随着车轮同时转动。由于霍尔效应, 在这个时候, 固定在一边的霍尔器件会由于受磁钢的磁场影响会输出频率和转速成正比的脉冲信号。下式表达的是信号周期 (t) 与电机的转速 (N) 关系:
其中:N表示车轮的转速;p为车轮转一圈的脉冲数;t为输出信号周期。
2.2 测速电路
图2是测速电路的信号采集部分, 为了滤去电源尖啸使霍尔元件稳定工作, 我们将电容c2并联在电源输入端。我们使用的霍尔元件为HGCS3020, 为了滤去波形尖峰我们在HGCS3020的3端口 (输入端) 与地之间加一个电容 (C3) 。我们在LM324的输出端 (端口1) 接一个电阻R2 (作为上拉电阻) , 这样就构成一个比较器。我们将电位器Rp1与HGCS3020的输出电压进行比较, 通过端口1将得出高低电平信号送给单片机。同时为了保证获得良好数学信号我们用C4来进行波形整形。
3 激光测距模块
3.1 脉冲激光测距原理
开始我们在起始点向目标发射一束短而强的激光脉冲, 然后光功能接收器会接收到光脉冲发射到目标上后反射回的一小部分激光。假定从开始发射激光脉冲到接收器接收到反射信号的时间间隔为t, 那么我们可知两点间的距离D为:
3.2 发射电路设计
首先我们需要产生一段脉冲 (用555定时器作为主要器件) , 我们将脉冲的占空比设为50%, 将它的频率设为500HZ。然后将这段脉冲延时4次, 每次的延时时间为7ns。接下来把得到的结果做一次异或操作, 使得输出的脉冲脉宽为28ns, 频率为1KHZ。这段脉冲就叫窄脉冲。然后再经过半导体激光器传递给功率放大电路将信号放大后送给脉冲激光二极管发射出去。图3为发射电路框图。
3.3 接收电路设计
一般来说, 正常情况下我们所接受到的激光回波信号会十分微弱, 这会使我们的检测工作变得十分困难。造成这种情况的原因是由于光信号从发射点出去到达接收点的路程中往往自身会产生衰减并且目标物也会使其发生漫反射。因此我们需要一个较为灵敏的接收传感器。雪崩二极管的内部增益有很高, 还有非常快响应速度, 所以这里选择雪崩二极管作为光敏接收器。
我们用AGC宽带放大器、跟随放大器和光电传感器组成接收电路。一般来说, 由于接收到的激光回波信号强度与测量点与目标之间的距离值呈反比关系。我们在测距时将AGC信号控制放大器的增益丛5~8db逐渐增加到38db以上, 同时把带宽设置为1.5~15MHz, 这样可消除放大器放大远距离回波信号产生的失真。
往往经放大以后的回波信号会变得不规则, 这是被测目标的远近目标特性不一致所引起的, 为保证控制电路可靠工作, 就必须将它们整形, 使之成为概述很陡、宽度和幅度一定的矩形脉冲。
4 时间间隔测量电路设计和软件实现
由于激光脉冲在空中的传输过程中会产生衰减和畸变, 从而导致接收到的脉冲与发射脉冲在幅度和形状上都有很大的不同。这样就会给很难确定起止时刻, 这样所产生的测量误差就是我们所说的漂移误差, 此外, 由于输入噪声引起时间波动也会给测量带来误差。因此本文用前沿时刻鉴别法来减小误差。
该部分电路核心器件是德国ACAM公司的通用TDC家族的TDC-GP2。TDC-GP2具有比之前产品更高的精度和更小的封装, 并且还拥有高速脉冲发生器, 停止信号使能, 温度测量和时钟控制等功能。
图4为TDC-GP20和MSP43的连接图, 要想完成单片机与TDC-GP2的数据通讯, TDC-GP2的通讯接口SPI可直接与MSP430的SPI口相连, 我们可以通过SPI口控制TDC-GP2的工作。另外START、STOPT1、STOPT2分别为TDC-GP2的三个使能端, 它们与单片机的三个IO口相连, 通过控制使能端的开关来控制TDC-GP2是否能接受外来的信号 (就是开始/截止信号) , 这样就可以达到控制TDC-GP2何时开始时间测量的目的。在这里直接由单片机给出START信号给TDC-GP2的。STOPT1和STOPT2都是截止信号, 前者来自于前段的驱动电路 (指激光管的驱动电路) , 后者来自与接收电路。
TDC-GP2的控制流程图如图5所示:
下面是TDC-GP2寄存器配置程序:
当Reg x的配置完成后, 下面就打开3个使能 (start、stopt1、stopt2) , 并发送开始信号, 开始接收发射与接收单元的脉冲信号, 然后进行数据校正 (通过SPI接口发送Start_Cal_TDC指令实现) 。当中断信号INTN为0时, 发送Read_data命令在结果寄存器RES_0中读取所需的测量数据。
下面是GP2的测量程序:
我们选择TDC-GP2工作在测量范围1校准测量。标准数据是以2的补码形式出现的32位固定浮点数。高16位为该浮点数的整数部分, 低16位是小数部分。
通过上式可以计算TDC所测量的时间差。再通过公式S= (T*c) /2 (c为光速) 即可计算出距离。
参考文献
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MSP430芯片 篇6
此系统采用低功耗的MSP430单片机为核心, 利用它完成与GPS定位模块和GSM (GPRS) 移动通信模块的连接, 将采集到的数据信息通过上位机处理, 利用下位机进行显示得到车辆当前位置信息。实现对车辆定位追踪的目的[1,2,3]。
1 智能车辆定位系统的总体设计
智能车辆定位系统由控制中心和车辆定位终端两部分组成。控制中心则将PC机和GSM通信模块利用USB接口连接起来, 实现数据的传递和联网显示。而车辆定位终端主要由微控制器作主控单元, 由其扩展接口与矩阵键盘模块、GPS定位模块、无线控制模块、液晶显示模块、电机驱动模块组成。同时系统还配合一些附属单元如系统电源、复位电路及时钟电路等。智能车辆定位系统的总体设计框图如图1所示。
在智能车辆定位系统设计中, 其工作原理是小车部分首先开启GSM通信模块和GPS定位模块, 等待搜索小车具体位置显示信息。GPS定位模块的传输位置信息通过串口不断读取GPS模块传输的位置信息, 然后提取信息来判断小车定位是否成功, 同时将信息在12864液晶屏上显示出来。小车需根据接收到的按键信息来驱动电机运动, 这些按键信息可有遥控器通过射频收发器芯片CC1101发出或者遥控器通过手动发出的。射频收发器芯片CC1101发送按键数据是根据单片机定时检测是否有按键按下来触发SPI协议进行控制。其中智能车辆定位系统中的遥控器系统由单片机最小系统板、键盘模块、无线模块3部分构成。智能车辆定位系统中的上位机部分是由PC机、TTL转USB模块、GSM模块3部分组成。上位机中的GSM模块每接收到一条信息, 通过串口让PC机利用AT指令来读取信息数据, 并在网络接口的地图上显示信息的经纬度。
2 系统硬件平台设计
2.1 电源模块电路
在硬件电路设计中, 车辆需要在在室外进行测试和调试。选用12V的铅蓄电池对电机驱动供电, 通过7805稳压器将12V电压转换为单片机及GPS模块所需的5V电压, 再利用AMS1117-3.3的稳压器将5V电压转换为单片机外围设备, 如射频收发器CC1101、12864液晶屏所需的3.3V电压, 同时给GSM模块单独配置了一块3.7V手机锂电池进行供电。
2.2 无线遥控电路
在无线遥控电路中采用工作频率为433MHz (避免与GSM模块的相互影响) 的近距离无线通信的CC1101射频收发器芯片。它是TI公司推出的具有低功耗和无线唤醒 (WOR) 等多调制模式, 可对信息的强度和信息链接的质量进行读取、测量。它的工作电压在1.9V~3.6V, 待机模式下电流仅为200n A, 在该电路中给它供3.3V电压。可通过SPI接口对内部自带的64字节TX FIFO和RXFIFO的寄存器进行配置。同时它的引脚也可设置作为接收信号的引脚, 若测得引脚的电平变为低电平时, 对应引脚就接收到一个数据, 这样节省了片上资源。在此电路中, 将该引脚与微控制器的外部中断相来连接收信号。
2.3 电机驱动电路
在电机驱动电路中采用L298N作为电机驱动芯片, 它能将单片机输入的逻辑信号转换为12V的驱动电平。外观上它是一个15脚直插的封装芯片, 工作时电流比较大, 易发热, 在电路中加入散热片进行降温处理。该芯片有两组双通道输出, 利用通道引脚电平来控制端口的输出。因此, 两组双通道输出可以控制2个直流电机或者1个步进电机。
3 系统软件程序设计
在硬件电路搭建完成之后, 需要对相关硬件设备在上电之前进行初始化。首先开启GSM和GPS进行联网和定位, 之后启动射频收发器CC1101模块来对小车行驶进行遥控。这里面设计一个1s时间判定来对液晶屏的数据进行更新, 同时将数据发送到上位机, 这样遥控器就可以读取信息来控制小车的行驶, 如图2所示。
根据MSP430F5438A的自身特性, 可以对其主频进行精确配置为24MHz的工作频率, 方便串口通信。利用串口通信的方式对GPS和GSM的数据进行发送, 它们的传输速度分别可达到9600bit/s和115200bit/s。因此, 在读取它们的数据信息是, 由于串口采用的是中断方式, 不是直接进行读取, 得利用缓冲区进行处理。若直接读取, 可能由于中断时间过长影响数据的接收。在中断结束后, 利用定时器减缓刷新数据的速率, 可以在主程序里直接进行数据的提取和解读, 节约资源, 提高效率。
3.1 GSM模块驱动
GSM模块里面的函数, 主要可配置串口和字符串的发送。为了防止GPS在未定位的情况直接接收其它数据而造成乱码, 需要对字符串发送函数进行了修改, 主要包括指定的字符串是从第几位数据开始发送的判断和每次需要指定发送几位字符信息。其程序中出现的uchar*sentence, uchar num, uchar addw分别表示字符串名, 发送长度, 起始地址, 如下所示:
在程序中, 利用数组的形式便于存储存放所有的GPS数据。但数组与字符串在程序中读取时要能识别出来, 因此不能光靠简单的数据长度进行区别, 还需要在字符串结尾处自动地补零 (“ ”) , 而数组只能利用程序来补。同时还为了防止发送数据时, 出现乱码现象, 在send_sentence_2函数中, 指定发送起始的地址和发送的长度, 这样就更加可靠地发送短信的数据。
3.2 射频收发器芯片CC1101模块驱动
射频收发器CC1101模块主要采用SPI接口的时序作为驱动函数进行操作。但其驱动函数与其他函数相比, 需要在射频收发器CC1101内部的寄存器上电前写入通道、地址、功率等信息将其进行初始化, 而且要求遥控器初始化地址和小车上位机的初始化地址一致, 才能正常接收数据。在配置CC1101内部寄存器时, 可以将其引脚设置为接收标志, 这样在其一旦接收到数据时, 就会将其引脚变成低电平。这样就可以直接决定是否通过判断引脚的电平变化来读取数据, 而节约数据读取时间。其中射频收发器CC1101接收函数流程图如图3所示。
4 结语
在车辆定位系统设计中, 需要考虑环境因素, 特别是强磁、强电、建筑物等的干扰会对GPS接收的数据的准确性带来影响。车辆定位系统要想进一步发展, 还需要利用3G或者4G网络技术[4], 通过车载视频监控系统为我们同步提供车辆行驶记录, 特别在行驶过程中遇到的特发情况有效进行定位、记录和处理, 对促进我国的交通运输的高效发展具有实用价值。
参考文献
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MSP430芯片 篇7
晶体的振动频率与很多因素有关,但诸多因素中环境温度是影响晶体振动温度的最主要原因,并且其影响也不是固定不变的,所以对晶体温度进行补偿是促使晶体稳频的重要方式。常见的有温度补偿与温度控制两种方法来促使晶体稳定频率。本文的设计采用MSP430单片机控制的恒温系统来达到晶体稳频的目的,最后通过自动调节晶体周围的温度使晶体的输出频率得到稳频。
1 基本原理
1.1 硬件设计思路
1.1.1 硬件设计总体思路
该恒温晶体振荡器是由温度感知部分、单片机温度控制部分、晶体周围温度控制部分三部分组成的一个闭环负反馈的系统。其中温度感知部分是利用INA330的恒流镜像关系,能测量输入电压差的特性来把温度的变化转化成可测量的电压差变化,它是通过在晶体旁边嵌入的一个热敏电阻来感知温度的变化,相对应的臂连接一个标准的等值电阻作为参考电阻,彼此通有恒定的镜像电流。当热敏电阻的阻值发生变化时就会产生压差,通过INA330芯片计算出压差,并把压差输出。温度控制环路部分主要是由MSP430单片机组成,通过AD转换采样,把INA330输入的模拟量转换成可以处理的数字量,由带有硬件乘法器的单片机来处理,采用自适应的PID算法实现了恒温控制。晶体周围温度控制部分是由加热制冷器TEC和它的驱动器DRV594组成的,其中DRV594芯片具有把输入信号和另一个输入的参考电压比较的功能,当输入信号大于参考电压时DRV594会产生一个控制TEC的制冷信号,反之会产生一个加热信号。单片机把控制信号传送到DRV594的信号输入端,之后DRV594把输入的信号与参考电压经行比较来判断是产生加热还是制冷信号,最终驱动TEC来加热或者制冷从而使热敏电阻的阻值趋近于参考电阻的阻值。使压差较小,最终达到稳频的目的。
硬件设计总体框图如图1所示。
1.1.2 温度感知模块
该模块主要是由热敏电阻和INA330芯片组成,其中热敏电阻是用来感知晶体周围的温度值,INA330具有计算现在环境温度与设定温度之间的温差。原理的具体描述如下:
INA330芯片是为TEC设计的精密放大器,它可以用一个十千欧完成完美的温度控制。INA330可产生一个激励信号来控制TEC,这个激励信号是和电阻上输入的差值电压成比例的。它的这种结构需要两个精准的电阻,一个是参考点、一个是热敏电阻。
INA330的硬件电路框图如图2所示。
在热敏电阻和参考电阻上都加上一个激励电压,使他们分别产生两个电流:I1,I2。这两个电流经过INA330之后会产生一个I1-I2的电流,这个电流会通过一个与INA330输出口相连的电阻,从而产生一个输出电压信号。INA330输出电压的计算公式为:
INA330的工作电压是5V,2脚和3脚都输入1V的输入电压,之后经过两个由运放构成的同比例的放大器,把这两个1V的电压输到两个电阻上。这两个电阻一个是参考电阻REST另一个是热敏电阻RTHEM,其中参考电阻的阻值是10kΩ当热敏电阻的阻值也是10kΩ时输出的电流I1、I2是相等的,这时经过减法器之后输出就为零,当温度改变时热敏电阻的阻值发生变化就会使I1不等于I2,经过减法器就会有输出经过电阻Rg后就会有输出电压产生。
1.1.3 晶体周围温度控制模块
晶体周围温度控制模块主要是由半导体加热制冷器TEC和其驱动芯片DRV594组成的,其中半导体制冷又称电子制冷,或者温差电制冷,是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科,它利用特种半导体材料构成的P-N结,形成热电偶对,产生珀尔帖效应,即通过直流电制冷的一种新型制冷方法,与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。DRV594是一个为TEC提供电压从2.8V到5.5V电压的高电流值、高功率的放大器。在输出端只需一个电感和一个电容来实现滤波。在印制电路板上它可以用来实现脉冲展宽操作并且减少了耗电量。通过DRV594可以实现脉冲展宽到500kHz或者是100kHz。
DRV594的工作原理是当IN+端输入的电压值小于IN-端的电压值时,DRV594将驱动TEC加热反之将驱动TEC制冷。设计中在IN-端输入的参考电压是2.5V,但是单片机的AD转换的最高量程电压是2.5V,所以在IN+输入端之前应加上一个运算放大器构成的放大电路使其控制量得到放大。
DRV594的外国电路设计如图3所示。
1.2 软件设计基本思想
软件设计的基本思想是利用PID控制算法思想得到单片机的控制算法。根据PID控制算法的特点,利用单片机能较好的实现比例、积分、微分控制参数设定,其流程如图4所示。
PID控制算法中,会利用经验和环境情况,确定相应的公式,根据不同的控制需要采用不同的设计方法,其关键在于确定比例、积分、微分常数。这里采用的PID控制算法的公式如下:
U(K)=U(K-1)+Kp·[e(k)-e(k-1)]+Ki·e(k)+Kd·[e(k)-2·e(k-1)·e(k-2)]
其中,Kp为比例常数,Ki为积分常数,Kd为微分常数。经过多次测得结果是:Ki=0.6,Kd=0.005,Kp=0.001。
热敏电阻采集到晶体周围的温度之后经过AD转换器把温度输入到单片机中去,之后经过单片机PID控制算法得到控制参量,最后把控制量输出的DRV594中去。就这样实现软件控制。
2 实验分析
单片机控制程序
3 晶体周围温度变化测试
对该系统的检测是通过测量INA330的Vo输出口的电压值来实现的。因为当温度被恒定之后INA330的输出电压将是等于设定电压值的。所以只要测得INA330的输出电压值等于1.25V就说明晶体周围的温度被稳定了。
图5是检测之后描点作图得到的实验数据图,以说明恒定温度的过程。在实验中,当温度稳定后,连续24小时观察,温度的摆幅小于0.1度,由此可见,采用镜像恒流源和单片机作为PID控制器的控制效果和温度测量结果是一致的。同时利用单片机控制的灵活性、低功耗的特点,实现高精度的晶体振荡器频率稳定。
4 结束语
该系统可以较好的达到晶体稳频的目的。晶体稳频有很多种方式,与其他通过电阻电容构成的温度补偿的方法实现晶体稳频相比该方式的特点是使用了单片机控制系统实现温度恒定。除此之外在该设计中使用的PID控制思想使得温度可以很快达到恒定。其次该系统设计思想还可以开发其他需要恒温的装置。
摘要：首先由INA330芯片计算出晶体周围的温度与晶体稳频所需温度之间的温差,之后经MSP430(MCU)来完成对半导体加热制冷器TEC的控制,使其实现对晶体周围环境温度的控制,在实现对TEC的控制中使用的是DRV594驱动芯片。在实验过程中通过采集不同时刻的温度值来做出曲线来说明晶体周围的环境温度得到稳定,并且记录不同温度下的晶体的输出频率来说明通过稳定温度可以实现晶体稳频的特点。
关键词：MSP430,恒稳晶体振荡器,INA330,DRV594
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MSP430芯片 篇8
1 系统总设计
系统总体设计如图1 所示:该系统设计以MSP430 为设计核心,利用了Zig Bee与Wi-Fi的无线通信技术构成智能家居灯光控制系统。MSP430、Zig Bee协调器、Wi-Fi模块构成了家庭网关控制中心,设有人机交互界面(触屏按钮)直接对单片机进行操作,进而通过Zig Bee无线通信技术控制灯光。也可以通过智能手机等用户移动终端与网关控制中心通信,进而通过MSP430 控制Zig Bee协调器来对终端节点进行控制,终端节点通过外围电路来实现对灯光的操作。
2 系统硬件设计
硬件系统是整个系统设计的基础,主控中心通过串行通信接口连接Zig Bee网络与Wi-Fi网络,并提供友好的人机交互界面,以下给出部分硬件电路设计思想。
■2.1 MSP430单片机
主控中心是系统的核心模块,本文选择MSP430F103作为主控中心核心处理器。MSP430F103 具有超低功耗、处理能力强、片上资源丰富、拥有便捷的开发环境等特点。
■ 2.2 人机交互
作为智能灯光控制系统和用户的交互接口,网关控制中心要有友好的人机交互界面。显示部分,本文准备采用一块2.4 寸、分辨率240*320 的TFT触屏显示屏。本文设计通过单片机编程设计3*3 的触屏按钮,分别用来表示不同的区域灯光,按下按钮,则单片机收到信号通过Zig Bee协调器与外界节点通信,控制灯光的开关。
■ 2.3 Zig Bee通信电路设计
CC2530 是TI推出的新一代适合Zig Bee通信片上系统解决方案芯片,本设计当中为了结合TIZ-tack协议栈开发,选择使用高度集成化的CC2530F256,只需要配合极少的外部元器件即可以工作。本文设计使用的CC2530 通信模块参考TI数据手册上推荐的典型应用电路。USART0 和USART1 是CC2530 内置的串行通信接口,本文设计配置USART0 为异步UART模式。在终端设备上,CC2530 要控制灯光亮灭,根据需要将两路USART设置成所需工作方式。
■ 2.4 Wi-Fi通信电路设计
Wi-Fi通信电路主要实现家庭网关控制中心和用户移动终端设备之间的通信。本文选用了以RT5350 为核心RM04Wi-Fi模块。选用Wi-Fi模块的好处就是用户无需实现Wi-Fi协议的上层协议标准,只需要通过模块收发所需的数据即可,这给开发者带来了一定的便利性。本文设计采用RM04 模块的UART接口实现和家庭网关控制中心的通信。实际使用中,设置RM04Wi-Fi模块工作在客户端模式。RM04 模块和用户移动终端设备连接到同一或不同局域网下,通过Wi-Fi为网络实现数据通信。RM04模块将Wi-Fi网络中传输的数据通过UART接口传送到MSP430F103 主控制器上,而MSP430F103 可以根据数据的类型,选择是否将接收到的Wi-Fi网络数据通过Zig Bee协调器发送到某一终端节点上,这样就可以实现数据在整个智能家居网络中的自由传输,进而控制灯光的亮灭。
3 软件设计
本系统整个功能的实现主要在于软件部分的程序设计,其设计的程序框图如图2,启动程序首先进行系统初始化,初始化完成后检测灯具的状态,并将检测结果发送至智能终端,接下来进行扫描时间,是否有人机交互输入信号,是则通过Zig Bee系统对灯具状态进行切换,否则执行扫描是否智能终端信号输入,是则通过自公布吧系统对灯具状态进行切换,然后回到对灯具状态的检测,否则直接回到对灯具状态的检测,依次循环执行。通过程序的控制,能够较好的起到对智能家居灯光的控制。
4 结束语
智能家居灯光控制系统在目前看来是具有较好发展前景的技术,并不断的走向成熟,在不久的将来将会普首先进行遍应用于普通的家庭场所。将给人们的日常生活带来诸多的便利,同时也可以提高节能的功效,让人们能安全用电和合理用电。