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基于MSP430的无线通信系统设计.doc
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清华大学 2012 届毕业设计说明书
基于 MSP430 的无线通信系统设计
摘要
本文介绍了一种基于 MSP430 单片机与 NRF24L01 的无线通信系统设计。该系统由
单片机系统、NRF24L01 无线模块、电源管理模块、复位电路等单元电路组成。该系统所
用到的无线收发系统采用 NRF24L01 与集成芯片 NETUSB2401L 构成,利用单片机的内部
ADC12 进行模拟信号与数字信号的转换,应用把转换的结果内部 DMA 暂时存储在 FLASH,
通过 SPI 串口发送给 NRF24L01,NRF24L01 收到数据后通过无线发送给 NETUSB24L01,在
通过终端机进行处理分析。它的核心控制器采用体积小,低功耗的单片机 MSP430 实现。
该系统主要应用于对于测试环境复杂的压力、温度等信号实时无线传输到终端进行处理
分析。
关键词:单片机 MSP430 ,NRF24L2401,无线传输
清华大学 2012 届毕业设计说明书
The wireless communication system design based on MSP430
Abstract
This article describes a wireless communication system based on MSP430 MCU and
NRF24L01 design. The system consists of the SCM system, the nRF24L01 a wireless module,
power management module, the reset circuit unit circuit. The system used by the wireless
transceiver system uses NRF24L01 and integrated chip NETUSB2401L of composition, use
of the microcontroller's internal ADC12 analog signal and digital signal conversion, the
results of the conversion application internal DMA to temporarily store in FLASH.SPI send
nRF24L01 nRF24L01 data received through the wireless send NETUSB2401L through the
terminal machine processing and analysis. Its core controller, small size, to achieve
low-power microcontroller MSP430. The system is mainly used in real-time wireless
transmission of complex test environment pressure, temperature and other signals to the
terminal for processing and analysis.
Keywords
:
SCM the MSP430
,
NRF24L2401
,
Wireless transmission
清华大学 2012 届毕业设计说明书
第 I 页 共Ⅱ页
目 录
1 引言 ....................................................................1
1.1 课题的背景与来源.......................................................1
1.2 无限传输的优点 ........................................................2
1.3 课题的意义 ............................................................3
1.4 课题的设计内容及优势 ..................................................3
2 系统总体方案设计设计 ...................................................5
2.1 系统概述 .............................................................5
2.2 整体电路图 ...........................................................5
3 硬件电路设计 ...........................................................7
3.1 电源管理电路 .........................................................7
3.1.1 电路设计 .................................................................................................................................................7
3.1.2 LP2985 芯片简介 ...................................................................................................................................7
3.2 复位电路 .............................................................8
3.2.1 MAX708 芯片简介.................................................................................................................................8
3.2.2 复位电路设计 ......................................................................................................................................10
3.3 时钟电路 ............................................................11
3.4 无线模块电路 .........................................................11
3.4.1 nRF24L01 芯片简介.............................................................................................................................11
3.4.2 nRF24L01 无线模块电路.....................................................................................................................15
3.4.3 NETUSB2401 无线模块介绍...............................................................................................................15
3.5 单片机控制模块 ......................................................16
3.5.1 MSP430 的简介 .................................................................................................................................16
3.5.2 MSP430 的功能特性 .........................................................................................................................17
3.6 MSP430 内部 ADC12 模块...............................................18
3.6.1 MSP430 内部 AD12 介绍 .................................................................................................................18
3.6.2 ADC12 接地和噪声的考虑...............................................................................................................22
3.7 MSP430 内部 DMA 模块..................................................23
4 软件设计 ..............................................................27
清华大学 2012 届毕业设计说明书
第 II 页 共Ⅱ页
5 总结 ..................................................................32
附录 一:整体电路图 ......................................................34
附录 二:系统程序 ........................................................35
参考文献 .................................................................49
致谢 .....................................................................51
清华大学 2012 届毕业设计说明书
第 1 页 共 51 页
1 引言
1.1 课题的背景与来源
无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通
信方式,1897 年 M.G.马可尼成功完成了在一个固定点与一艘拖船之间的无线通信试验
后,标志通信技术的发展进入了无线领域的新阶段。为了能够区分不同的信号,通常以
信号的频率来做标志,因此在无线通信技术中频率是非常重要的资源。世界各国都有相
关的无线电管理部门来负责管理本国的无线频率资源,建设使用无线通信的网络都需要
经过这些部门的审批,并购买一定范围频率资源的使用权才可以开始运营。惟有如此,
才能保证各种使用无线信号的行业之间不会互相冲突,各自在规定的频率范围内工作。
另外在通信中常常需要传输的信号本身是低频率的信号,但为了能够依照频率的划分来
区分各种信号,需要对信号进行调制,把低频信号通过一定的调制信号附着在特定的频
率上再发送到空间中,以避免造成信号间的无序干扰
[1]
。
近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。自从 MSP430
单片机问世以来,就以其体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便
等优点,广泛的在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络、通信领域、以及
医用设备等领域都得到了应用。在仪器仪表领域,结合不同的传感器,可实现诸如电压、
频率、温度、流量、速度、压力、角度等物理量的测量。采用单片机控制使得一起仪表
的数字化、智能化、微型化,且功能比起采用数字或电子电路更加强大。例如精密的测
量设备功率计、示波器以及分析仪
[2]
。
单片机也可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。如工厂流水线的智能化管
理、电梯智能化控制、各种报警系统,还可以与计算机联网构成二级控制系统等。如今
家用电器上基本都有采用单片机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调、彩电、其他
音箱视频器材、再到电子天平设备,可谓五花八门,无所不在
[3]
。
现在的单片机普遍具备通信接口,可以很方便的与计算机进行数据通信,为在计算
机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备上都基本实现了单
片机的智能控制,从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无
线通信、再到日常工作中随时可见的移动电话、集群移动通信、无线对讲机等
[4]
。
单片机在医疗设备中的用途亦然很广泛,例如医用呼吸机,各种智能分析仪,监护
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