MSP430的无线低功耗温度测量系统设计+程序(3)

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要设计出安装方便、低功耗、可靠性高的温度采集编码发射节点对核心控制芯片MCU的选择就显得至关重要。本次设计选用TI公司生产的MSP430F2011单片机作为温度采集节点MCU。MSP430F2011是MSP430x20xx超低功耗控制器系列中的一款单片机，其中集成了带捕获/比较功能的16位定时器和10个I/O口。另外MSP430F2011集成了一个多用途的比较器。MSP430F2011的主要特点：

1）低工作电压范围：1.8V-3.6V；

2）超低功耗，活动模式：1MHz 2.2V时为200 µA 待机模式：0.5 µA 掉电模式(RAM数据保持)：0.1 µA ，5种省电模式，从待机到唤醒不超过1µs ；

3）16位精简指令集，指令周期62.5ns；

4）基本时钟模块，内部频率高至16MHz，4种频率经校准精度为±1%，内部超低功耗的低频晶振，外部32kHz晶振，外部时钟信号源；

5）带2个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A 集成比较器,用于模拟信号比较或作斜边 A/D转换，集成内部参考电压电源电压监测模块；

6）串行在线编程，无需外部编程电压，安全熔丝保证代码安全；

7）集成 Spy-Bi-Wire 调试串口；

8）2KB+256B FLASH存储器 128B RAM；

9）14脚TSSOP(Plastic Small-Outline Thin Package)封装。

微处理器是基站部分的核心，数据处理，及与上位机的数据通讯都有它来完成。本系统采用德州仪器(TI)的MSP430F149芯片。MSP430F149是一款超低功耗的芯片，适合用于采用电池长时间的供电的场合，MSP430F149的CPU采用16位精简指令(RIRS)系统，集成有16位寄存器，数字振控制荡器(DCO)，中断是该处理器的又一大特色，合理的利用中断可以有效地的简化程序，提高代码的运行效率，而该处理器的几乎每个外围单元都可以中断，这样就可以方便的针对外围的单元而进行有效地编程。功能强大，价格适中。以下是MSP430F149处理器的特点：

1）硬件设置了五种省电模式，从待机到唤醒只需6us；

2）供电电压从1.8V----3.6V；

3）MSP430F149是一个拥有16位精简指令的单片机，具有丰富的寻址方式(7种远操作数寻址，4种目的操作寻址)简洁的27条内核指令及大量的模拟指令；较高的处理速度，在8MHz晶振的驱动下指令周期为125ns；

4）通讯接口：两个串行异步通讯接口(UART)，两个串行外设接口(SPI)。涵盖通用的典型串行通信标准接口，串行可在线编程，不需要外部单独供电；

5）内部集成有一个8通道12位的AD单元；

6）2KB的RAM，2.56KB可编程闪存；

7）2个16bit的可输出PWM单元的定时器；

8）辅助时钟(ACLK)，系统时钟(MCLK)，子系统时钟(SMCLK)，数字控制振荡时钟(DCOCLK)，为微处理器四种时钟源。

MSP430系列的单片机采用的是诺依曼结构，ROM与RAM使用同一数据总线

MSP430F149结构图如2所示。

MSP430F149的内部结构图

2.3 NRF24L01芯片

NRF24L01是Nordic公司生产的工作在2.4GHz--2.5GHzISM 频段的单片无线收发器芯片[3],无线收发器包括：增强型“SchockBurst”模式控制器、频率发生器、调制器和解调器、功率放大器、晶体振荡器。通过SPI 接口可以对输出功率频道选择和协议进行设置因为单片机IO口可以模拟SPI通信协议所以NRF24 L01几乎可以连接到任何单片机，并完成无线数据传送工作。当工作在发射模式下发射功率为0dBm 时电流消耗为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，暂时不工作时可以处于掉电模式或待机模式。满足本次低功耗设计的要求。内置完整的通信协议和CRC 校验，模块采用外部天线方式，可获得更远的通信距离。 NRF24L01 具有发射、接收、掉电和待机几种工作模式NRF24L01主要由CE和寄存器内部PWR_UP 与PRIM_RX共同控制，如下表1所示。