一種基于MSP430和nRF401的家用射頻無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統設計

系統的MCU使用TI公司的MSP430系列，是一種具有超低功耗特性的功能強大的16位單片機。當運行在1MHz時(shí)鐘條件下時(shí)，工作電流可因工作模式不同在0.1μA～200μA（2.2V）之間，工作電壓為1.8V～3.6V。其高效率精簡(jiǎn)16位指令結構可以確保任何任務(wù)的快速執行，大多數指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內完成；它還具有高級語(yǔ)言編程的能力，可以加速軟件的開(kāi)發(fā)。

本系統使用的是該系列的F123型，具有8KB+256Byte Flash Memory和256Byte RAM以及一個(gè)串口和一個(gè)定時(shí)器。

485芯片使用MAX公司的MAX3485芯片，不需485總線(xiàn)傳輸時(shí)可工作在關(guān)斷模式下，在該模式下所需的電流小于1μA。

2.3 硬件設計中的注意事項

射頻電路部分會(huì )受到數字電路部分的干擾。天線(xiàn)到射頻芯片的輸入信號可能小于1μV,所以數字信號與射頻信號強度之間的差別可以達到100萬(wàn)倍（120dB）。射頻部分對電壓的波動(dòng)非常敏感，所以電源的噪聲會(huì )嚴重影響傳輸性能。

因此，射頻部分電路的設計就顯得非常重要。在設計中應遵循以下原則：首先一定要有一個(gè)可靠的地平面，電源地應該直接與射頻部分的地相連；其次，與地平面的連接越短越好。與地連接的焊盤(pán)應該在附近設置一個(gè)過(guò)孔，并且兩個(gè)接地焊盤(pán)不可以共用一個(gè)過(guò)孔。解耦電容應該盡量靠近需要解耦的引腳，每個(gè)需要解耦的節點(diǎn)單獨使用一個(gè)解耦電容。電源要采用星形布線(xiàn)，即不同部分的電源線(xiàn)分別直接從總電源引出，并且分別解耦，如圖4所示。這樣可以有效地防止電源噪聲的干擾。

3 系統的軟件設計

3.1 軟件流程

系統軟件分上層模塊軟件和下層模塊軟件兩部分，圖5和圖6分別為系統上、下層模塊軟件流程圖。

上層模塊收到抄表中心的命令后，通過(guò)射頻無(wú)線(xiàn)通訊方式向下層模塊發(fā)送命令，同時(shí)開(kāi)始計時(shí)。如果下層模塊沒(méi)有數據返回，超時(shí)后上層模塊會(huì )重新發(fā)送命令。如果超過(guò)三次仍未有數據返回，則認為是下層模塊工作異常，向抄表中心返回異常信號。