基于MSP430与XL905―D01无线寻物器的设计

摘 要：MSP430是目前市场上功耗最低的单片机，功能丰富调试简单；XL905-D01收发模块简单控制功耗低。本文利用MSP430的低功耗和XL905-D01收发模块简单控制，设计出无线寻物器。

关键词：MSP430；XL905-D01；低功耗

中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 06-0080-01

一、引言

生活节奏快，工作繁忙，人们经常会出现遗忘或者丢失物品的现象，寻物器可以很好的帮人们解决这个问题，把接收机挂在需要寻找的物品上，发射机放在手边，按下发射机时，接收机即发出“嘀嘀嘀嘀嘀”声同时振动提醒，从而能方便地寻找到的物品，一个发射机可同时对多个接收机。MSP430是目前市场上功耗比较低的单片机，XL905-D01功耗低控制简单，由太阳能电池供电就能够满足寻物器长时间待机的需求。

二、无线寻物器硬件设计

（一）系统硬件设计思路

无线寻物器的硬件结构框图如图1所示，MSP430 LaunchPad与XL905-D01通过SPI口进行通信，PC机通过USB接口对MSP430 LaunchPad进行编程和调试。[3]

（二）微控制模块

微控制器MSP430 LaunchPad模块是TI公司一种集成度高，功能丰富，功耗极低的单片机。它作为编程器和调试工具简单易用，提供了具有集成仿真功能的14/20引脚DIP插座目标板，所有MSP430系列的芯片都可以在LaunchPad板上进行开发。MSP430闪存的功耗极低，无需外部电源即可在数秒内擦除闪存并对其进行编程。可通过USB对系统内置的MSP430超值系列器件进行快速编程和调试。

本文所用的芯片是MSP430G2553，低电源电压的范围为1.8V至3.6V，在运行模式下1MHz频率和2.2V电压条件下的电流是230μA，待机模式的电流是0.5μA，关闭模式（RAM保持）时的电流是0.1μA，可以在不到1μs的时间里超快速地从待机模式唤醒，有同步SPI接口。[1，2]

（三）无线收发模块

XL905-D01是基于挪威NORDIC公司的nRF905芯片设计的一款高性能无线收发模块，采用GFSK调制，工作频段为433M，工作速率为50KBPS。采用SPI接口方式，与各种MCU方便连接。模块有2.54mm间距的双排插针接口，使用外置弹簧天线设计，开阔地50K 速率下，收发10个字节的数据量测试距离最远约240米左右。

工作频率在433.05-434.79M之间，工作频道有125个，满足各种跳频需要；工作速率在50kbps，调制方式为GFSK调制，内置硬件有CRC检错和点对多点通信地址控制功能；模块通过软件设置地址，只有当收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便；功耗很低，在TX模式+10dBm情况下，电流为30mA；RX模式为12.2mA，休眠电流为2.5uA；收发模式切换时间小于650us。[1]

（四）供电模块

供电是用的是非晶硅太阳能光伏电池。室内光线电压为5.5V，电流为10UA；6000LUX强光（正午太阳直射）下电压为7.5V左右，短路电流为2mA，在阴天空载电压可以达到5V以上。非晶硅太阳能光伏电池在白天利用太阳光，在夜间利用照明光源都可以进行充电，可维持较长的工作时间，有效地延长无线寻物器的使用寿命。

三、驱动程序设计

MSP430调试软件用是IAR软件，MSP430单片机对nRF905的所有配置字及数据读取通过SPI接口进行传送。SPI接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。nRF905的总线包括4个引脚：CSN（SPI使能）、SCK（SPI时钟）、MISO（主入从出）和MOSI（主出从入）。MSP430单片机与XL905-D01接口连接如表1。[3]

nRF905在ShockBurstTM收发模式下自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC 校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和 CRC校验码，当发送过程完成后，DR引脚通知微处理器数据发射完毕。[1]

关机模式中，nRF905的工作电流一般为2.5uA。进入关机模式后，nRF905保持配置字中的内容，但不会接收或发送任何数据。空闲模式有利于减小工作电流，其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。在空闲模式下，nRF905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。

四、结束语

本文充分利用了MSP430单片机的低功耗和XL905-D01无线收发模块简单控制的优点能够及时可靠地发送和接收数据，太阳能电板就可以满足供电需求，所以MSP430单片机和XL905-D01无线收发模块会拥有较大的应用前景。

参考文献：

[1]邢唱白.浅谈基于MSP430和nRF905的无线传感器网络设计[J].科技信息，2012，23：47.

[2]肖坤，张崇魏，郑昌瑜.基于MSP430和nRF905的无线系统设计[J].仪器仪表用户，2007，14（5）：27-29.

[3]高章飞，朱善安.基于单片机MSP430和nRF905的无线通信模块[J].机电工程，2006，23（2）：39-43.