MSP430F149單片機(jī)在目標(biāo)指示器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

燈光顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖7所示，驅(qū)動(dòng)芯片采用MC1413芯片，工作電源為12V，電路輸出電流高達(dá)500mA。

圖7 燈光顯示驅(qū)動(dòng)電路圖

煙火顯示模塊電路設(shè)計(jì)

煙火顯示模塊主要用于模擬顯示各種類型的發(fā)煙目標(biāo)，其基本任務(wù)為當(dāng)接收主控站發(fā)送來的目標(biāo)顯示命令后，單片機(jī)進(jìn)行處理命令，煙火顯示電路能夠按指示器要求的顯示方式顯示煙霧。模塊采用通用的電子點(diǎn)火發(fā)煙管進(jìn)行顯示。

煙火顯示模塊電路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：①發(fā)煙管應(yīng)能可靠穩(wěn)定的控制；②電路設(shè)計(jì)應(yīng)簡單，元器件數(shù)量盡量少，盡可能利用原執(zhí)行級(jí)電路。因此，煙火顯示模塊與燈光顯示模塊采用同一驅(qū)動(dòng)電路，綜合使用。

無線通信模塊電路設(shè)計(jì)

目標(biāo)指示器對(duì)無線通信模塊的要求：①較遠(yuǎn)的通信距離，以適應(yīng)部隊(duì)野外射擊時(shí)場地范圍大和不同訓(xùn)練科目的要求；②較強(qiáng)的抗干擾能力；③較低的功耗，對(duì)于應(yīng)用于野外的、無固定供電電源的、只能靠電池維持系統(tǒng)運(yùn)行的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，芯片的功耗參數(shù)非常重要。

根據(jù)上述要求，指示器選擇ZT-TR43C無線數(shù)傳模塊，它是深圳振通公司推出的一款無線收發(fā)為一體的通信模塊。TR43C的技術(shù)指標(biāo)：①載波頻率433MHz，工作頻率428MHz～435MHz；②最大發(fā)射功率20mW，開闊地的最大傳輸距離為3km；③采用FSK調(diào)制，采用前向信道糾錯(cuò)編碼，抗干擾能力強(qiáng)；④有八個(gè)工作信道可供選擇；⑤傳輸速率20kbps；⑥降低噪聲放大器LNA、功率放大器PA、壓空振蕩器VCO等大部分功能集成于芯片內(nèi)，外圍電路簡單，易于開發(fā)。

無線通信模塊與單片機(jī)接口TR43C提供RS232/TTL/RS485共三種接口方式，指示器采用TTL接口方式，方便與MSP430F149單片機(jī)的接口，電路接口如圖8所示。其中MSP430單片機(jī)的RXD、TXD口分別與無線模塊的TXD、RXD口相連，地線相連。

圖8 TR43C與單片機(jī)接口示意圖

無線模塊可用于組網(wǎng)，TR43C系列模塊最適合點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式，特別符合目標(biāo)指示器的需求。這種方式首先設(shè)置一個(gè)主控站，相當(dāng)于一個(gè)主機(jī)；設(shè)置多個(gè)目標(biāo)指示器，相當(dāng)于從機(jī)，主機(jī)和從機(jī)都設(shè)置地址碼。通信的協(xié)調(diào)完全由主機(jī)控制，從機(jī)接收信號(hào)后，將接收到的地址碼與本機(jī)地址碼相比較，不同則將數(shù)據(jù)完全丟掉，不作響應(yīng)；如果地址碼相同，則從機(jī)接收到數(shù)據(jù)或命令，按照命令作出響應(yīng)。

目標(biāo)指示器軟件設(shè)計(jì)

目標(biāo)指示器的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)為：①令復(fù)雜系統(tǒng)化大為小，化繁為簡；②修改容易，便于維護(hù)；③可以提高系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)效率。

目標(biāo)指示器軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有：初始化、燈光顯示、煙火顯示、GPS定位和無線通信以及一些小任務(wù)。首先按照目標(biāo)指示器將要完成的主要任務(wù)將軟件分為幾個(gè)大的功能模塊，它們分別是初始化模塊、燈光顯示模塊、煙火顯示模塊、GPS定位模塊、無線通信模塊。在主程序中主要完成初始化模塊的工作，然后循環(huán)檢測各個(gè)功能模塊的狀態(tài)標(biāo)志，根據(jù)各種狀態(tài)標(biāo)志的指示來判斷是否進(jìn)入各個(gè)功能模塊，執(zhí)行相應(yīng)操作。如果執(zhí)行了相應(yīng)的操作，則在執(zhí)行完操作后就跳出主程序繼續(xù)往下執(zhí)行。目標(biāo)指示器軟件功能如圖9所示。

圖9 目標(biāo)指示器軟件功能框圖

目標(biāo)指示器的主程序流程如圖10所示。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，為了減輕CPU的負(fù)擔(dān)，使CPU有更多的時(shí)間來處理有用的運(yùn)算，同時(shí)為了減小電路的功率損耗，全部功能都使用中斷方式實(shí)現(xiàn)，主程序不做過多的工作。圖10中，首先對(duì)目標(biāo)指示器的各個(gè)功能模塊進(jìn)行初始化。初始化完成后，然后開中斷，CPU從低功耗模式喚醒，進(jìn)行中斷處理，中斷結(jié)束后再次返回低功耗循環(huán)。

圖10 主程序流程圖

結(jié)束語

本文基于MSP430F149單片機(jī)設(shè)計(jì)了目標(biāo)指示器，該目標(biāo)指示器工作穩(wěn)定可靠，能夠滿足系統(tǒng)要求，它具有如下特點(diǎn)：

①通過目標(biāo)歸類、燈光和煙火等的科學(xué)布局及組合控制，有效解決了野外條件下目標(biāo)設(shè)置和動(dòng)態(tài)顯示等技術(shù)問題，極大提高了部隊(duì)目標(biāo)捕捉和射擊指揮的訓(xùn)練效益。

②運(yùn)用超低功耗器件和電源關(guān)斷功能相結(jié)合，大幅度降低了系統(tǒng)的整體功耗，延長了系統(tǒng)的工作時(shí)間，一次充電系統(tǒng)可連續(xù)工作30小時(shí)以上。

③采用成熟技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)等，有效解決了電源波動(dòng)等問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

④優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整體結(jié)構(gòu)小巧，設(shè)置目標(biāo)靈活、方便，適合野戰(zhàn)條件下使用。