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单片机与无线数据传输模块接口的 单片机与无线数据传输模块接口的设计与实现 作者：范之光 指导教师：武壮（副教授） 目录 总体设计要求 研究方案选择 方案实现 总体设计 2 3 4 1 总结 6 发射接收流程 5 总体设计要求 随着计算机、通信和无线技术的逐步融合，在传统的有线通信的基础上，无线通信技术应运而生，他具有快捷、方便、可移动和安全等优势，所以广泛应用到遥控玩具、汽车电子、环境监测和电气自动化等。 在一些特殊应用场合中，单片机与上位机之间通信不再采用有线的数据传输，例如采用有线的串、并行总线、I2C和CAN总线等，而是需要无线数据传输。 本课题目标是单片机与无线数据传输模块接口卡的设计与实现。 总体设计方案 课题采用低功耗的MSP430和射频无线nRF905组成一种无线数据传输系统的设计方案。采用多点传输信息方式，由主机接受，多个从机发射信息，MSP430+nRF905的组合特别适合于低功耗、中距离、小数据量的无线数传系统。 主控方案选择 主控采用德州仪器 (TI) 的超低功率16位处理器MSP430产品系列为电池供电测量应用提供了最终解决方案。 MSP430特点： 处理能力强 运算速度快 超低功耗 片内资源丰富 适应工业级运行环境 MSP430F14x系列单片机的内部资源 ---基础时钟模块，包括1个数控振荡器（DCO）和2个晶体振荡器。 看门狗定时器，可用作通用定时器。 带有3个捕捉/比较寄存器的16位定时器Timer-A3。 带有7个捕捉/比较寄存器的16位定时器Timer-B7。 2个具有中断功能的8位并行端口：P1与P2. 4个8位并行端口：P3、P4、P5与P6。 模拟比较器Comparator-A 12位AD转换器ADC12。 两个串行通信接口：USART0与USART1。 1个硬件乘法器。 无线传输部分方案 采用无线传输模块nRF905。该器件将接收和发射合接为一体； 工作频率为国际通用的数传频段433MHZ；芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；芯片能耗非常低，以10dBm 的功率发射时，工作电流仅有 30mA，接收时工作电流只有 12.5mA，多种低功率工作模式，待机模式下电流仅为2.5μA，节能设计更方便。 超小体积，可直接与CPU进行连接。有较远的传输距离，小功率下传输距离可达五百米，增大发射功率传输距离可达2km。可满足不同设计的需要。 nRF905无线模块特点 NRF905无线模块特点： (1) 433Mhz 开放ISM 频段免许可证使用 (2) 最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合 (3) 125 频道，满足多点通信和跳频通信需要 (4) 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制 (5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态仅为2.5uA (6) 收发模式切换时间 650us (7) 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便 (8) TX Mode: 在+10dBm情况下，电流为30mA; RX Mode: 12.2mA (9) 标准DIP间距接口，便于嵌入式应用 系统总体设计框图 无线数据采集系统是一种基于单片机射频技术的多对一无线数据传输装置，本设计由主控单片机部分，发送/接受部分，显示部分组成。 MSP430与nRF905接口实现 本设计采用单片机MSP430作为主芯片，nRF905作为无线收发模块，利用SPI口实现双向通讯，SPI支持高速数据传输，从而满足率射频带宽的要求，nRF905提供了强大的调频机制以及大量的频道支持，可以用在许多特殊场合。 MSP430用标准SPI口和nRF905进行通讯，标准接口包括两根数据线：MOSI（主发从收）和MISO（从发主收），还有时钟线CLK，主机用CLK与丛集时钟同步。 无线传输模块发射流程 首先系统初始化然后等待接收数据，判断数据是否接收完成，接收完成则将数据进行显示。 无线传输模块接收流程 本设计的从机发射程序流程图如下图，分别采集各个大棚的数据，判断采集是否完成，若采集完成则进行发射，若发射完成就进行下一次采集，循环进行。 总结 本毕业设计的是一个采用无线模块方式实现远程数据采集的系统，它可以用于温室大棚无线监测系统，完成远端环境、资源信息等数据的采集。 MSP430CPU在低功耗应用方面有很大优势，nRF905无线收发芯片具有功耗低、控制简单、可自动处理字头和CRC校验的优点，两者结合组成的无线数传系统可以在很多产品中得到应用。