基于MSP430F149的低功耗无线席位屏系统设计
摘要msp430f149单片机在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势，充分利用节能特性实现了由msp430f149、nrf905与pc机组成的一种无线数据传输系统的设计。首先对核心芯片的选型和系统低功耗设计的理论基础简单简述，然后介绍无线席位屏系统软件和硬件的设计，其中着重介绍本系统的低功耗设计方法，并给出典型的应用电路以及相关程序源代码。
关键词msp430f149；低功耗；rf905；无线数据传输；pc
中图分类号tn873+.93 文献标识码a 文章编号1674-6708（2011）56-0186-02
1系统硬件总体结构
无线席位屏系统硬件的实现如图1所示，系统还留有usb接口可以实现主控机与pc机的通讯，从机板提供了按键、led点阵屏和lcd液晶屏人机交互界面。
2msp430f149的低功耗模式
msp430系列单片机在设计上打破常规，采用了全新的概念，其突出的优点是低电源电压、超低功耗、多种功能。msp430f149的工作模式通过模块的智能化运行管理和cpu的状态组合支持超低功耗的各种要求。可通过对cpu状态寄存器sr中的scg1、scg2、oscoff、cpuoff的编程设置，组合成6种工作模式。在待机方式下，电流消耗为0.7a；在节电方式下，最低可达0.1a[1-2]。
3nrf905的工作模式
nrf905是挪威nordic公司推出的单片射频收发器芯片，工作电压为1.9v~3.6v，工作于433/868/915mhz三个ism（工业、科学和医学）频道[3]。它的功耗非常低，以-10dbm的功率发射时，工作电流只有11ma；对应接收模式的电流只有12.5ma[4]。nrf905的工作模式由trx_ce，tx_en和pwr_up三个引脚决定。
4系统软件与硬件设计
4.1系统低功耗设计
4.1.1功耗设计方案
功耗问题是系统被集成时需要解决的关键所在，设计中从硬件和软件两方面减少功耗。
硬件低功耗设计就是选择组件。集成度高，功耗低的组件是我们的首选。在电路设计上要尽量减少外围元器件的使用，对微处理器高阻输入引脚为了避免悬空工作时受到外界信号干扰，影响开关电流，因此需要上拉高电平或者下拉低电平与之相接。本系统微处理器采用msp430f149单片机，可以通过软件指令可以控制cpu和各种功能模块所需时钟的打开和关闭，便于实现对总体功耗的控制，达到功耗最小化原则。
4.1.2实验测试分析的实际功耗
由于系统供电采用普通纽扣电池供电，所以系统的功耗问题非常重要。下面是从机板在工作状态和和待机状态测量系统的实际功耗。
分析工作状态和待机状态能耗情况，采取模式切换的方式进行能耗管理，系统大部分时间出于待机状态仅当需要传输时才唤醒进入工作模式，这样整个系统就达到了低功耗。
4.2通讯模型以及数据帧设计
从机板msp430f149在驱动4汉字led点阵屏不加字库控制器，而是通过上位机录入汉字或字符转换为相应的点阵字模数据来显示。
上位机发送的帧格式由帧头、帧长、识别码、数据和结束符组成。帧头为数据帧开始标志，固定为0xa0fah，长度2字节。帧长指从识别码开始至本帧结束的所有数据的字节数，不包括识别码和结束符。识别码用以指示本帧数据的内容属性，长度为1字节。不同类型帧的数据长度和识别码具体定义。
4.3系统硬件电路图实现
无线席位屏的硬件电路整个电路由led驱动显示部分、lcd液晶显示部分及无线数据收发部分组成。led驱动显示部分由行驱动电路、列驱动电路及32块行共阳列共阴的88led点阵构成。其中行驱动电路由4线-16线译码器74lsl54、达林顿管b1400构成。单片机p5口的p5.0~p5.3接74ls154的译码输入端，p5.6作为74lsl54的使能控制信号，74ls154的输出用于实现动态显示的行控制，每个输出端控制同一行中的64个led，考虑到每个led的电流为15ma左右，64个led同时发光需要960ma的电流，因此选用高值且功率较大的pnp型达林顿三极管b1400作为驱动管。列驱动电路每个16×16点阵的列驱动电路由两个串联的8位移位锁存器74hc595构成。在5v供电下74hc595的时钟速度接近30mhz，每个并行输出端口均能承受20ma的灌电流和拉电流，这样驱动led时也不用增加额外的扩流电路。无线数据收发部分主要由nrf905构成，在电路设计中通过单片机p2.2控制nrf905的pwr_up，p2.1控制nrf905的trx_ce为1时nrf905进入正常工作状态，为0时进入待机模式。单片机simo0的p3.1和/somi0的p3.2引脚分别接nrf905的串行数据输出端和输入端，p2.0接nrf905的tx_en，当p2.0为1和0时，分别控制nrf905进入数据发送和接收模式。
5结论
本文给出了采用nrf905射频收发芯片和msp430f149微控制器设计了短距离无线数据传输席位屏，完成硬件电路和系统软件调试后，进行了无线数据收发实验。实验结果表明，在300m通信距离，该无线传输席位屏工作稳定，能实现数据的高速有效传输，具有低功耗、抗干扰能力强，有效地解决了会务组织者的工作量，同时也节约资源和财力等优点。
参考文献
[1]胡大可.msp430系列flash型超低功耗16位单片机[m].北京：北京航空航天大学出版社，2001.
[2]杜娟，凌玉华.基于msp430f149低功耗模式的设计与应用，2006：21-22.
[3]singlechip433/868/915mhz.transceivernrf905datasheet[s].
[4]关可，盛惠兴，王海滨，殷明.基于nrf905的无线数据传输系统设计[j].信息安全与通信保密，2009(3)：85-87.
[5]汪华章.基于msp430的无线数据传输模块设计[j].西南民族大学学报，2009，35(4)：818-819.
[6]李朝青.pc机及单片机数据通信技术[m].北京：北京航天航空大学出版社，2002.
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