基于MSP430G2553的工业遥控发射器的设计

基于MSP430G2553的工业遥控发射器的设计季小榜，李永星（河南职业技术学院电气工程系，河南郑州450046）摘要：本文所设计的工业遥控发射器的射频芯片采用TI公司的CC1101，主控芯片采用TI公司最新推出的超低功耗单片机MSP430G2553，具有超低功耗、高可靠性、高性价比、稳定性能好等优点。关键词：工业遥控器超低功耗MSP430G2553CC1101工业遥控器是利用无线电传输对工业机械进行远距离操作控制或远程控制的一种装置，主要用于工业建筑、采矿、集装箱码头、仓储、机械制造、化工、造纸、工程机械等重工业领域，使用遥控器实现远程操作的行业。本文所设计的工业遥控发射器在原有产品的基础上进行改进，发射器电流消耗更低，稳定性更好，性价比更高。1系统的硬件设计工业遥控发射器的硬件系统结构框图如图1所示。电源部分采用2节5号电池供电，电源电压3V左右，要求微控制器和射频芯片必须在低电源电压供电的情况下正常工作。为了降低系统功耗，尽可能的延长发射器电池的使用寿命，从硬件和软件两个方面实现低功耗的设计目标。微控制器采用超低功耗单片机MSP430G2553，该芯片的正常工作电压范围：1.8V至3.6V。射频收发芯片采用CC1101，其正常工作电压范围：1.8V至3.6V。图1工业遥控发射器的硬件系统结构框图微控制器检测8个按键的闭合情况和磁性钥匙是否正常（干簧管检测），由微控制器对按键状态和磁性钥匙的工作状态进行识别处理判断是否需要发射数据，若需要发射数据则由微控制器通过SPI总线控制射频收发芯片CC1101发射数据信息，CC1101输出的射频信号经发射天线发射出去。射频部分的电路采用TI公司提供的CC1101芯片数据手册里的典型应用电路，在本产品中CC1101工作于433MHZ频段。2系统的软件设计软件程序的编写采用超低功耗的设计思想，充分利用了MSP430单片机在超低功耗方面的优势，在电流消耗方面比同类遥控器更低，更加节能，有效延长了遥控器中电池的使用寿命。主程序流程图如图2所示。按键闭合的检测在端口中断程序中处理，当按键被用户按下时，按键由开路状态变为闭合状态，相应的微处理器端口产生下降沿跳变而引发端口中断产生，端口中断唤醒微控制器，微控制器响应端口中断，执行端口中断程序，在端口中断程序中识别闭合的按键，同时执行相应的功能（主要是向发送缓冲区赋对应的数值）。为了实现多个遥控器之间不相互干扰，在发送的数据包中设置有四字节的S/N码，并保证出厂的遥控器的S/N码是唯一的。另外为实现在同一工作区域内，多个遥控器之间同时工作而不相互干扰，采用了频分多址技术，利用CH码（即通道号）的不同，来改变射频芯片CC1101的收发频率。通过全面分析，最终确定本项目的程序设计思路：（1）发射数据包长度为8字节，S/N码长度为4字节，其余4字节用于遥控功能编码。（2）第5字节用于“开、停”键码,第6字节用于“上、下”键码，第7字节用于“东、西”键码，第8字节用于“南、北”键码。（3）当互锁键同时闭合时，发送互锁码“0x99”，对应的两路继电器同时断电。图2工业遥控发射器的主程序流程图3测试结果经过多次测试，发现CC1101发射数据的速率设定为38K左右时，采用GFSK调制方式，开启FEC，在消耗电流较小的情况下可获得最佳的遥控效果。样机实测证明有效控制距离达200米，空旷地带可达400米左右，样机测试的各项性能指标均满足工业现场的实际要求。参考文献[1]崔光照，陈富强，李浩宾等.一种工业无线遥控系统设计[J]．起重运输机械，2009，（02）：26-28.开始看门狗初始化，系统初始化CC1101初始化，并进入SLEEP状态开中断磁性钥匙状态正常且有数据要发送Y发送数据至CC1101，并使其发射，数据发射完毕后CC1101进入SLEEP状态清空发送缓冲区，喂狗按键长闭检测与处理关闭总中断关闭状态指示二极管，清空发送缓冲区，关闭看门狗允许总中断休眠N[2][3][4]MSP430系列单片机系统工程设计与实践[M]．谢楷，赵建，编著北京：机械工业出版社，2012.作者简介：季小榜，男，1984年生，硕士，助教，主要研究方向：电路与系统联系地址：河南省郑州市郑东新区龙子湖高校园区河南职业技术学院电气工程系电子教研室邮编：450046联系人：季小榜手机：[phone]电子信箱：[e-mail]