長江師范學(xué)院 冉 偉 張 磊 鄧于藍 高 濤 武 濤 熊 倩

基于msp430f149的無線計分器設(shè)計

長江師范學(xué)院 冉 偉 張 磊 鄧于藍 高 濤 武 濤 熊 倩

針對傳統(tǒng)人工打分方式效率低，不方便統(tǒng)計，且容易出錯的弊端，設(shè)計了以msp430f149為主控芯片的無線計分器系統(tǒng)，設(shè)計以NRF24L01無線模塊作為通信傳輸?shù)挠嫹制?，利用其串行接口與上位機的通信功能，設(shè)計完成一個可以對20個選手打分的無線電子打分器系統(tǒng)。用彩色TFT液晶顯示模塊顯示所打的分數(shù)和各個選手的平均分及總分，該系統(tǒng)成本較低，顯示功能豐富，符合在多種比賽場合的需求。

NRF25L01；無線計分；msp430f149；彩色TFT液晶顯示；打分系統(tǒng)

1.引言

2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

此無線計分器是基于單片機msp430的總體設(shè)計，用于簡單的評委打分，主持人算分的簡單的系統(tǒng)。系統(tǒng)用msp430作為主控芯片，采用NRF24L01無線通信模塊對打分和計分之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計圖

當(dāng)評委對選手打分時，接收端被初始化，準備接收各個發(fā)射端傳來的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送到pc機后進行數(shù)據(jù)的處理，顯示每一位評委對選手的分數(shù)，在進行處理后顯示去掉一個最高分，再去掉一個最低分后的平均分以及所有成績的總分并且儲存。

3.系統(tǒng)各單元硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計

該系統(tǒng)分為接收和發(fā)送兩大模塊，主要構(gòu)成打分器和計分器兩大結(jié)構(gòu)主體，接收器和發(fā)送器都使用無線收發(fā)模塊NRF24L01，主控芯片使用msp430f149進行控制以及數(shù)據(jù)處理。

3.1 打分器和計分器的整體結(jié)構(gòu)框圖

圖2 打分器結(jié)構(gòu)圖

圖4 按鍵功能模塊

3.2 打分器按鍵模塊的設(shè)計

用Usart GPU 串口觸摸屏 帶漢字庫 TFT 液晶顯示模塊 智能彩色功能模塊的4x4鍵盤功能實現(xiàn)評委的打分，按鍵包括“0”到“9”的數(shù)字鍵和確認、刪除、返回、取消等功能鍵。當(dāng)評委打分后所打的分數(shù)將在觸摸屏上顯示出來，確認后將數(shù)字傳到單片機上，單片機經(jīng)過處理將信息傳送到無線模塊上。

3.3 無線傳輸模塊NRF24L01

目前，隨著工業(yè)發(fā)展的速度不斷的加快，同時在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的帶動下，變頻器也在各個領(lǐng)域得以廣泛的普及應(yīng)用，所以在使用中，要根據(jù)自身運用的實際情況，進行合理的選擇和應(yīng)用，同時還要進行變頻低壓變頻器的調(diào)校與維護分析，這樣不僅有利于提高變頻器的調(diào)校與維護水平，而目有利于保證變頻器的安全、可靠運行，提升企業(yè)的生產(chǎn)效益，促進企業(yè)的發(fā)展與進步，具有積極的作用和意義。

按鍵模塊與單片機msp430f149相連，無線模塊也與單片機msp430f149相連當(dāng)單片機收到信號時，經(jīng)過程序處理將信號傳送給無線模塊nrf24l01，無線模塊得到信號后將信息傳送給計分器所連的無線模塊，此時NRF24L01的工作模式為收發(fā)模式（通常用直接收發(fā)模式）。無線傳輸模塊主要硬件電路圖。

圖5 無線收發(fā)模塊NRF24L01

3.4 數(shù)據(jù)接受處理模塊

由單片機msp430f149作為主控芯片對NRF24L01所接收到的數(shù)據(jù)進行處理，使用TFT彩屏液晶顯示器顯示分數(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到TFT彩屏顯示模塊上顯示。顯示后分數(shù)自動存入串行E2PROM AT24CO2中。存儲器主要電路圖如圖6所示。

圖6 存儲器E2PROM AT24CO2

3.5 時鐘、復(fù)位電路

時鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個22p F電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.6 電源電路

電源電路為5V直流電源。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機、器件提供工作電壓。

4.系統(tǒng)各單元軟件的設(shè)計

4.1 無線NRF24L01程序設(shè)計

打分器和計數(shù)器都用到無線NRF24L01對信息的傳送，打分器從主控芯片msp430中得到數(shù)據(jù)經(jīng)無線NRF24L01進行傳送到計數(shù)器的無線NRF24L01的接收器上，在接收器的主控芯片msp430上還原信號，送給TFT彩屏顯示。無線NRF24L01模塊的程序設(shè)計框圖如圖7所示：

圖7 無線模塊NRF24L01程序框圖

4.2 打分器主控芯片的程序設(shè)計

打分器的主控芯片用msp430進行數(shù)據(jù)處理，按鍵模塊和無線傳送模塊與主控芯片相連。當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫酒瑫r，芯片進行存儲和處理發(fā)送數(shù)據(jù)到無線傳輸模塊NRF24L01中。再通過無線模塊傳送到計數(shù)器中。程序框圖如圖8所示：

圖 8 打分器程序框圖

圖9 計分器程序框圖

4.3 計分器主控芯片的程序設(shè)計

計分器的主控芯片用msp430f149進行分數(shù)的計算和控制顯示屏TFT進行顯示。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，通過計算得出總分以及平均分，送給TFT顯示器顯示并存儲。程序框圖如圖9所示。

5.結(jié)論

本文研制了基于NRF24L01無線通訊模塊的無線計分器系統(tǒng)，并通過實驗實現(xiàn)了和驗證了無線計分的過程。結(jié)合NRF20L01芯片的無線通訊技術(shù)和msp430f149控制以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提高了無線計分器的工作性能。本系統(tǒng)最大化的優(yōu)化了比賽過程中評委打分和工作人員計分以及得出結(jié)果的過程，實現(xiàn)了對比賽評分的數(shù)字化。本系統(tǒng)擁有直觀友好的人機交互，簡單高效，操作難度低等特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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圖2 直流融冰電源示意圖

3.4 直流供電電源結(jié)構(gòu)

在直流融冰裝置中，電源是十分重要的組成部分，為了保證直流融冰裝置的正常使用功能，要求電源必須具備較高的穩(wěn)定性，并且易于控制。通過上文可見，在直流融冰過程中，會產(chǎn)生較大電流，而這一電流也會超過單整流設(shè)備所能承受的極限，因此，可以選用整流橋并聯(lián)方式以提高直流融冰裝置的安全性能。對于晶閘管整流器并聯(lián)，現(xiàn)如今主要有三種形式，即雙6脈沖電路、12脈沖電路以及雙12脈沖電路。通過實踐研究分析，雙6脈沖電路在實際運行過程中，能夠直接并聯(lián)觸發(fā)，因此可控性比較高，而且安全可行，其接線圖如圖2所示。

4 結(jié)語

綜上所述，在輸電線路融冰中，直流融冰技術(shù)是最為重要的融冰技術(shù)。直流融冰技術(shù)的融冰裝置綜合利用了高電壓、大功率電子元器件，對于融冰電流能夠進行精確有效的控制，在輸電線路融冰方面發(fā)揮著十分重要的作用，值得推廣和應(yīng)用。

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