基于MSP430G2553的工業(yè)遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)

1、基于MSP430G2553的工業(yè)遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)季小榜，李永星（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，河南 鄭州 450046）摘要：本文所設(shè)計(jì)的工業(yè)遙控發(fā)射器的射頻芯片采用TI公司的CC1101，主控芯片采用TI公司最新推出的超低功耗單片機(jī)MSP430G2553，具有超低功耗、高可靠性、高性價(jià)比、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：工業(yè)遙控器 超低功耗 MSP430G2553 CC1101 工業(yè)遙控器是利用無線電傳輸對工業(yè)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作控制或遠(yuǎn)程控制的一種裝置，主要用于工業(yè)建筑、采礦、集裝箱碼頭、倉儲、機(jī)械制造、化工、造紙、工程機(jī)械等重工業(yè)領(lǐng)域，使用遙控器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的行業(yè)。本文所設(shè)計(jì)的工業(yè)遙控發(fā)射器在原

2、有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)射器電流消耗更低，穩(wěn)定性更好，性價(jià)比更高。1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工業(yè)遙控發(fā)射器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。電源部分采用2節(jié)5號電池供電，電源電壓3V左右，要求微控制器和射頻芯片必須在低電源電壓供電的情況下正常工作。為了降低系統(tǒng)功耗，盡可能的延長發(fā)射器電池的使用壽命，從硬件和軟件兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)。微控制器采用超低功耗單片機(jī)MSP430G2553，該芯片的正常工作電壓范圍：1.8V 至 3.6V。射頻收發(fā)芯片采用CC1101，其正常工作電壓范圍：1.8V至3.6V。圖1 工業(yè)遙控發(fā)射器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖微控制器檢測8個(gè)按鍵的閉合情況和磁性鑰匙是否正常（干簧管檢測）

3、，由微控制器對按鍵狀態(tài)和磁性鑰匙的工作狀態(tài)進(jìn)行識別處理判斷是否需要發(fā)射數(shù)據(jù)，若需要發(fā)射數(shù)據(jù)則由微控制器通過SPI總線控制射頻收發(fā)芯片CC1101發(fā)射數(shù)據(jù)信息，CC1101輸出的射頻信號經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去。射頻部分的電路采用TI公司提供的CC1101芯片數(shù)據(jù)手冊里的典型應(yīng)用電路，在本產(chǎn)品中CC1101工作于433MHZ頻段。2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件程序的編寫采用超低功耗的設(shè)計(jì)思想，充分利用了MSP430單片機(jī)在超低功耗方面的優(yōu)勢，在電流消耗方面比同類遙控器更低，更加節(jié)能，有效延長了遙控器中電池的使用壽命。主程序流程圖如圖2所示。按鍵閉合的檢測在端口中斷程序中處理，當(dāng)按鍵被用戶按下時(shí)，按鍵由開路狀態(tài)變

4、為閉合狀態(tài)，相應(yīng)的微處理器端口產(chǎn)生下降沿跳變而引發(fā)端口中斷產(chǎn)生，端口中斷喚醒微控制器，微控制器響應(yīng)端口中斷，執(zhí)行端口中斷程序，在端口中斷程序中識別閉合的按鍵，同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的功能（主要是向發(fā)送緩沖區(qū)賦對應(yīng)的數(shù)值）。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)遙控器之間不相互干擾，在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中設(shè)置有四字節(jié)的S/N碼，并保證出廠的遙控器的S/N碼是唯一的。另外為實(shí)現(xiàn)在同一工作區(qū)域內(nèi)，多個(gè)遙控器之間同時(shí)工作而不相互干擾，采用了頻分多址技術(shù)，利用CH碼（即通道號）的不同，來改變射頻芯片CC1101的收發(fā)頻率。通過全面分析，最終確定本項(xiàng)目的程序設(shè)計(jì)思路：（1）發(fā)射數(shù)據(jù)包長度為8字節(jié)，S/N碼長度為4字節(jié)，其余4字節(jié)用于遙控功能編碼。

5、（2）第5字節(jié)用于“開、?！辨I碼,第6字節(jié)用于“上、下”鍵碼，第7字節(jié)用于“東、西”鍵碼，第8字節(jié)用于“南、北”鍵碼。（3）當(dāng)互鎖鍵同時(shí)閉合時(shí)，發(fā)送互鎖碼“0x99”，對應(yīng)的兩路繼電器同時(shí)斷電。開始看門狗初始化，系統(tǒng)初始化CC1101初始化，并進(jìn)入SLEEP狀態(tài)開中斷磁性鑰匙狀態(tài)正常且有數(shù)據(jù)要發(fā)送Y發(fā)送數(shù)據(jù)至CC1101，并使其發(fā)射，數(shù)據(jù)發(fā)射完畢后CC1101進(jìn)入SLEEP狀態(tài)清空發(fā)送緩沖區(qū)，喂狗按鍵長閉檢測與處理關(guān)閉總中斷關(guān)閉狀態(tài)指示二極管，清空發(fā)送緩沖區(qū)，關(guān)閉看門狗允許總中斷休眠N圖2 工業(yè)遙控發(fā)射器的主程序流程圖3測試結(jié)果經(jīng)過多次測試，發(fā)現(xiàn)CC1101發(fā)射數(shù)據(jù)的速率設(shè)定為38K左右時(shí)，采用GFSK調(diào)制方式，開啟FEC，在消耗電流較小的情況下可獲得最佳的遙控效果。樣機(jī)實(shí)測證明有效控制距離達(dá)200米，空曠地帶可達(dá)400米左右，樣機(jī)測試的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際要求。參考文獻(xiàn)1 崔光照，陳富強(qiáng)，李浩賓等. 一種工業(yè)無線遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J起重運(yùn)輸機(jī)械，2009，（02）：26-28.2 3 4 MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐M謝楷，趙建，編著 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.作者簡介：季小榜，男，1984年生，碩士，助教，主要研究方向