長(zhǎng)江師范學(xué)院 冉 偉 張 磊 鄧于藍(lán) 高 濤 武 濤 熊 倩

基于msp430f149的無(wú)線計(jì)分器設(shè)計(jì)

長(zhǎng)江師范學(xué)院 冉 偉 張 磊 鄧于藍(lán) 高 濤 武 濤 熊 倩

針對(duì)傳統(tǒng)人工打分方式效率低，不方便統(tǒng)計(jì)，且容易出錯(cuò)的弊端，設(shè)計(jì)了以msp430f149為主控芯片的無(wú)線計(jì)分器系統(tǒng)，設(shè)計(jì)以NRF24L01無(wú)線模塊作為通信傳輸?shù)挠?jì)分器，利用其串行接口與上位機(jī)的通信功能，設(shè)計(jì)完成一個(gè)可以對(duì)20個(gè)選手打分的無(wú)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?jǐn)?shù)和各個(gè)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(chǎng)合的需求。

NRF25L01；無(wú)線計(jì)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(jì)

此無(wú)線計(jì)分器是基于單片機(jī)msp430的總體設(shè)計(jì)，用于簡(jiǎn)單的評(píng)委打分，主持人算分的簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。系統(tǒng)用msp430作為主控芯片，采用NRF24L01無(wú)線通信模塊對(duì)打分和計(jì)分之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖

當(dāng)評(píng)委對(duì)選手打分時(shí)，接收端被初始化，準(zhǔn)備接收各個(gè)發(fā)射端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送到pc機(jī)后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，顯示每一位評(píng)委對(duì)選手的分?jǐn)?shù)，在進(jìn)行處理后顯示去掉一個(gè)最高分，再去掉一個(gè)最低分后的平均分以及所有成績(jī)的總分并且儲(chǔ)存。

3.系統(tǒng)各單元硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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(jì)分器兩大結(jié)構(gòu)主體，接收器和發(fā)送器都使用無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01，主控芯片使用msp430f149進(jìn)行控制以及數(shù)據(jù)處理。

3.1 打分器和計(jì)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(jì)

用Usart GPU 串口觸摸屏 帶漢字庫(kù) TFT 液晶顯示模塊 智能彩色功能模塊的4x4鍵盤功能實(shí)現(xiàn)評(píng)委的打分，按鍵包括“0”到“9”的數(shù)字鍵和確認(rèn)、刪除、返回、取消等功能鍵。當(dāng)評(píng)委打分后所打的分?jǐn)?shù)將在觸摸屏上顯示出來(lái)，確認(rèn)后將數(shù)字傳到單片機(jī)上，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理將信息傳送到無(wú)線模塊上。

3.3 無(wú)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(shí)在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，變頻器也在各個(gè)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(yùn)用的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的選擇和應(yīng)用，同時(shí)還要進(jìn)行變頻低壓變頻器的調(diào)校與維護(hù)分析，這樣不僅有利于提高變頻器的調(diào)校與維護(hù)水平，而目有利于保證變頻器的安全、可靠運(yùn)行，提升企業(yè)的生產(chǎn)效益，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，具有積極的作用和意義。

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

圖5 無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01

3.4 數(shù)據(jù)接受處理模塊

由單片機(jī)msp430f149作為主控芯片對(duì)NRF24L01所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使用TFT彩屏液晶顯示器顯示分?jǐn)?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?jǐn)?shù)自動(dòng)存入串行E2PROM AT24CO2中。存儲(chǔ)器主要電路圖如圖6所示。

圖6 存儲(chǔ)器E2PROM AT24CO2

3.5 時(shí)鐘、復(fù)位電路

時(shí)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(duì)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(gè)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(jī)、器件提供工作電壓。

4.系統(tǒng)各單元軟件的設(shè)計(jì)

4.1 無(wú)線NRF24L01程序設(shè)計(jì)

打分器和計(jì)數(shù)器都用到無(wú)線NRF24L01對(duì)信息的傳送，打分器從主控芯片msp430中得到數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線NRF24L01進(jìn)行傳送到計(jì)數(shù)器的無(wú)線NRF24L01的接收器上，在接收器的主控芯片msp430上還原信號(hào)，送給TFT彩屏顯示。無(wú)線NRF24L01模塊的程序設(shè)計(jì)框圖如圖7所示：

圖7 無(wú)線模塊NRF24L01程序框圖

4.2 打分器主控芯片的程序設(shè)計(jì)

打分器的主控芯片用msp430進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，按鍵模塊和無(wú)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(shí)，芯片進(jìn)行存儲(chǔ)和處理發(fā)送數(shù)據(jù)到無(wú)線傳輸模塊NRF24L01中。再通過(guò)無(wú)線模塊傳送到計(jì)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(jì)分器程序框圖

4.3 計(jì)分器主控芯片的程序設(shè)計(jì)

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

5.結(jié)論

本文研制了基于NRF24L01無(wú)線通訊模塊的無(wú)線計(jì)分器系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了和驗(yàn)證了無(wú)線計(jì)分的過(guò)程。結(jié)合NRF20L01芯片的無(wú)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(wú)線計(jì)分器的工作性能。本系統(tǒng)最大化的優(yōu)化了比賽過(guò)程中評(píng)委打分和工作人員計(jì)分以及得出結(jié)果的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)比賽評(píng)分的數(shù)字化。本系統(tǒng)擁有直觀友好的人機(jī)交互，簡(jiǎn)單高效，操作難度低等特點(diǎn)，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(guò)上文可見(jiàn)，在直流融冰過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大電流，而這一電流也會(huì)超過(guò)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(duì)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(guò)實(shí)踐研究分析，雙6脈沖電路在實(shí)際運(yùn)行過(guò)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(yǔ)

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(duì)于融冰電流能夠進(jìn)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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