您现在的位置：首页 > 技术方案 >无线互联 > 基于MSP430F135单片机+CCll00无线模块+MAX232CPE接口芯片实现无线投票表决器设计方案

基于MSP430F135单片机+CCll00无线模块+MAX232CPE接口芯片实现无线投票表决器设计方案

来源： elecfans

2022-08-09

类别：无线互联

拍明芯城

原标题：基于MSP430F135单片机实现无线投票表决器设计方案

无线投票表决器设计方案

引言

无线投票表决器是一种用于会议、课堂或其他需要实时表决的场合的设备。本文详细介绍基于MSP430F135单片机、CC1100无线模块和MAX232CPE接口芯片的无线投票表决器设计方案。该设计方案充分利用了各芯片的优势，实现了低功耗、高可靠性和便捷操作。

系统总体设计

系统主要由三部分组成：主控部分、无线通信部分和串口通信部分。主控部分采用MSP430F135单片机，无线通信部分采用CC1100无线模块，串口通信部分采用MAX232CPE接口芯片。

主要元器件介绍

MSP430F135单片机

MSP430F135是德州仪器（Texas Instruments）生产的一款超低功耗16位单片机。其主要特点如下：

超低功耗：工作电流仅为数微安至数毫安，特别适合电池供电的应用。
高性能：具有16位RISC CPU，速度可达16MHz，提供高效的运算能力。
丰富的外设：包括多达48个I/O口，5个16位定时器，12位ADC，2个UART，SPI和I2C接口等。
灵活的低功耗模式：包括5种不同的低功耗模式，可以根据实际应用选择。

在本设计中，MSP430F135单片机负责系统的整体控制，包括用户输入处理、数据处理和无线通信控制。

CC1100无线模块

CC1100是德州仪器生产的一款低功耗Sub-1 GHz无线收发器模块。其主要特点如下：

低功耗：具有多种低功耗模式，适合电池供电设备。
高灵敏度：接收灵敏度高达-110 dBm，提供了良好的无线通信性能。
多频段支持：支持315 MHz、433 MHz、868 MHz和915 MHz频段。
多种调制方式：支持OOK、FSK、GFSK等调制方式，适应不同应用需求。
灵活的配置：通过SPI接口进行配置，可以方便地设置频率、功率、速率等参数。

在本设计中，CC1100无线模块用于实现投票数据的无线传输。

MAX232CPE接口芯片

MAX232CPE是Maxim公司生产的一款RS-232电平转换芯片。其主要特点如下：

电平转换：将TTL/CMOS电平转换为RS-232电平，适应标准串口通信。
双通道转换：包含两个发射器和两个接收器，支持全双工通信。
低功耗：工作电流小，适合便携式设备。

在本设计中，MAX232CPE用于实现单片机与PC机之间的串口通信，便于调试和数据管理。

硬件设计

硬件设计包括电源模块、主控模块、无线通信模块和串口通信模块。

电源模块

电源模块提供整个系统所需的电源。MSP430F135单片机和CC1100无线模块都支持低电压工作，因此电源模块设计简单。采用3.3V锂电池供电，通过LDO稳压芯片提供稳定的3.3V电源。

主控模块

主控模块以MSP430F135单片机为核心。单片机通过其I/O口与按键矩阵连接，用于采集用户输入。单片机的SPI接口与CC1100无线模块相连，用于无线数据传输。单片机的UART接口与MAX232CPE相连，用于串口通信。

无线通信模块

无线通信模块采用CC1100无线模块。模块的SPI接口与MSP430F135单片机相连，通过配置寄存器实现频率、速率、功率等参数的设置。模块的天线接口通过匹配电路连接天线，实现无线信号的发射和接收。

串口通信模块

串口通信模块采用MAX232CPE接口芯片。芯片的TTL/CMOS接口与MSP430F135单片机的UART接口相连，RS-232接口通过串口线与PC机相连，实现与PC机的数据通信。

软件设计

软件设计包括系统初始化、用户输入处理、无线数据传输和串口通信处理。

系统初始化

系统初始化包括时钟设置、I/O口初始化、SPI接口初始化、UART接口初始化和CC1100无线模块初始化。

void system_init() {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // 停止看门狗
    // 设置时钟
    BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ;
    DCOCTL = CALDCO_16MHZ;
    // I/O口初始化
    P1DIR = 0xFF;    // 设置所有P1口为输出
    P1OUT = 0x00;    // 设置P1口输出低电平
    // SPI接口初始化
    UCB0CTL1 = UCSWRST;    // 复位USCI_B0
    UCB0CTL0 = UCCKPH | UCMSB | UCMST | UCSYNC;    // 3线SPI，主机模式
    UCB0CTL1 |= UCSSEL_2;    // 选择SMCLK
    UCB0BR0 = 0x02;    // 设置波特率
    UCB0BR1 = 0;
    UCB0CTL1 &= ~UCSWRST;    // 释放复位
    // UART接口初始化
    UCA0CTL1 |= UCSWRST;    // 复位USCI_A0
    UCA0CTL0 = 0;    // 设置为8N1模式
    UCA0CTL1 |= UCSSEL_2;    // 选择SMCLK
    UCA0BR0 = 104;    // 设置波特率9600
    UCA0BR1 = 0;
    UCA0MCTL = UCBRS0;    // 设置调制
    UCA0CTL1 &= ~UCSWRST;    // 释放复位
    // CC1100无线模块初始化
    cc1100_init();
}

用户输入处理

用户输入处理包括按键扫描和按键处理。通过定时器中断实现按键扫描，检测按键状态变化。

#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR
__interrupt void Timer_A (void) {
    static uint8_t key_state = 0xFF;
    uint8_t key_input = P1IN & 0x0F;    // 读取按键输入
    if (key_input != 0x0F) {    // 有按键按下
        if (key_state == 0xFF) {
            key_state = key_input;    // 记录按键状态
            process_key(key_state);    // 处理按键
        }
    } else {
        key_state = 0xFF;    // 恢复按键状态
    }
}

void process_key(uint8_t key_state) {
    switch (key_state) {
        case 0x0E:    // 按键1按下
            send_vote_data(1);    // 发送投票数据
            break;
        case 0x0D:    // 按键2按下
            send_vote_data(2);
            break;
        case 0x0B:    // 按键3按下
            send_vote_data(3);
            break;
        case 0x07:    // 按键4按下
            send_vote_data(4);
            break;
        default:
            break;
    }
}

无线数据传输

无线数据传输通过CC1100无线模块实现。采用SPI接口与MSP430F135单片机通信，通过CC1100寄存器配置和数据发送函数实现无线数据传输。

void cc1100_init() {
    // CC1100配置代码
}

void send_vote_data(uint8_t vote) {
    cc1100_send_data(&vote, 1);    // 发送投票数据
}

void cc1100_send_data(uint8_t *data, uint8_t length) {
    // SPI发送数据代码
}

串口通信处理

串口通信处理通过UART接口实现。接收数据通过中断处理，发送数据通过发送函数实现。

#pragma vector=USCIAB0RX_VECTOR
__interrupt void USCI0RX_ISR(void) {
    uint8_t rx_data = UCA0RXBUF;    // 读取接收数据
    process_rx_data(rx_data);    // 处理接收数据
}

void process_rx_data(uint8_t rx_data) {
    // 接收数据处理代码
}

void send_uart_data(uint8_t *data, uint8_t length) {
    for (uint8_t i = = 0; i < length; i++) {
        while (!(IFG2 & UCA0TXIFG));  // 等待发送缓冲区空闲
        UCA0TXBUF = data[i];          // 发送数据
    }
}

软件设计细节

CC1100初始化配置

CC1100无线模块的初始化配置通过SPI接口完成，具体配置包括频率、功率、速率等参数。以下是一个CC1100初始化的示例代码：

void cc1100_init() {
    uint8_t config_data[] = {
        0x29,  // 设置频率等参数
        0x2E,  // 设置数据速率等参数
        // 其他配置参数
    };

    cc1100_write_reg(CC1100_IOCFG2, 0x29);  // 配置IOCFG2寄存器
    cc1100_write_reg(CC1100_FIFOTHR, 0x2E); // 配置FIFOTHR寄存器
    // 配置其他寄存器
    for (uint8_t i = 0; i < sizeof(config_data); i++) {
        cc1100_write_reg(i, config_data[i]);
    }

    // 进入接收模式
    cc1100_strobe(CC1100_SRX);
}

void cc1100_write_reg(uint8_t addr, uint8_t value) {
    // 通过SPI接口写入CC1100寄存器
}

void cc1100_strobe(uint8_t strobe) {
    // 发送CC1100命令口令
}

无线数据接收与处理

无线数据接收通过CC1100的中断引脚触发中断服务程序，读取接收到的数据并进行处理。

#pragma vector=PORT1_VECTOR
__interrupt void Port_1(void) {
    if (P1IFG & BIT2) {  // 检测是否是CC1100的中断
        P1IFG &= ~BIT2;  // 清除中断标志

        uint8_t rx_length = cc1100_receive_data(rx_buffer, sizeof(rx_buffer));
        process_rx_data(rx_buffer, rx_length);  // 处理接收的数据
    }
}

uint8_t cc1100_receive_data(uint8_t *buffer, uint8_t buffer_length) {
    uint8_t length = 0;
    // 读取CC1100接收的数据
    // SPI读取数据代码
    return length;
}

void process_rx_data(uint8_t *data, uint8_t length) {
    // 处理接收到的投票数据
}

系统工作流程

系统上电初始化：上电后，系统首先进行初始化，包括时钟配置、I/O口初始化、SPI和UART接口初始化，以及CC1100无线模块初始化。
用户输入处理：系统通过定时器中断周期性地扫描按键状态，当检测到按键按下时，记录按键状态并处理按键输入。
数据传输：根据按键输入，系统将投票数据通过CC1100无线模块发送出去。
数据接收与处理：系统通过CC1100的中断引脚检测是否有数据接收，当有数据接收时，读取数据并进行处理。
串口通信：系统通过MAX232CPE芯片与PC机进行串口通信，实现数据的上传和调试。

功能测试与验证

在设计完成后，需要对无线投票表决器进行功能测试与验证。主要测试以下几个方面：

电源稳定性：确保系统在电池供电下能够稳定工作。
按键响应：测试按键输入的响应速度和准确性。
无线传输距离：测试无线通信的有效距离和可靠性。
数据正确性：验证发送和接收的数据是否正确。
串口通信：测试与PC机的串口通信是否正常。

结论

本文详细介绍了基于MSP430F135单片机、CC1100无线模块和MAX232CPE接口芯片的无线投票表决器设计方案。通过合理的硬件设计和软件实现，该系统具有低功耗、高可靠性和便捷操作的特点，适用于各种需要实时表决的场合。在实际应用中，可以根据需求进行进一步优化和扩展，例如增加显示屏以显示投票结果、增加更多按键以支持更多选项等。