一種基于MSP430和nRF401的家用射頻無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)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(qiáng)大的16位單片機(jī)。當(dāng)運(yùn)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(jié)構(gòu)可以確保任何任務(wù)的快速執(zhí)行，大多數(shù)指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成；它還具有高級(jí)語(yǔ)言編程的能力，可以加速軟件的開發(fā)。

本系統(tǒng)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(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

射頻電路部分會(huì)受到數(shù)字電路部分的干擾。天線到射頻芯片的輸入信號(hào)可能小于1μV,所以數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)強(qiáng)度之間的差別可以達(dá)到100萬(wàn)倍（120dB）。射頻部分對(duì)電壓的波動(dòng)非常敏感，所以電源的噪聲會(huì)嚴(yán)重影響傳輸性能。

因此，射頻部分電路的設(shè)計(jì)就顯得非常重要。在設(shè)計(jì)中應(yīng)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(yīng)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。與地連接的焊盤應(yīng)該在附近設(shè)置一個(gè)過孔，并且兩個(gè)接地焊盤不可以共用一個(gè)過孔。解耦電容應(yīng)該盡量靠近需要解耦的引腳，每個(gè)需要解耦的節(jié)點(diǎn)單獨(dú)使用一個(gè)解耦電容。電源要采用星形布線，即不同部分的電源線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(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件流程

系統(tǒng)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(tǒng)上、下層模塊軟件流程圖。

上層模塊收到抄表中心的命令后，通過射頻無(wú)線通訊方式向下層模塊發(fā)送命令，同時(shí)開始計(jì)時(shí)。如果下層模塊沒有數(shù)據(jù)返回，超時(shí)后上層模塊會(huì)重新發(fā)送命令。如果超過三次仍未有數(shù)據(jù)返回，則認(rèn)為是下層模塊工作異常，向抄表中心返回異常信號(hào)。