MSP430F149單片機在目標指示器設計中的應用

針對目前我軍偵察分隊和射擊指揮分隊野外訓練時，各種目標設置、顯示費時費力、安全隱患大等諸多問題，本文提出基于MSP430F149單片機設計目標指示器，以滿足部隊野外訓練時快速設置目標，并能根據不同的戰術需要靈活顯示目標和根據不同的射擊法則顯示炸點等，較好地解決部隊野外訓練的急需。

目標指示器的功能

根據需要，目標指示器以燈光、煙火等方式顯示目標或炸點。每個指示器可以模擬顯示如機槍火力點、坦克火力點、炮陣地等n類性質的目標，同時帶有m個炸點顯示器。目標指示器主要完成GPS模塊的數據采集、執行燈光顯示和煙火顯示等任務。

目標指示器硬件設計

硬件設計方案

目標指示器的設計是以單片機為核心的，集燈光顯示、煙火顯示、目標位置顯示等功能于一體的顯控裝置。設計的關鍵點包括：①要保證所設計的裝置能適應環境的要求；②盡量降低單片機系統的功耗，使系統能長時間正常運行；③所設計出的軟硬件必須能實現強大的功能，穩定可靠地運行，準確地完成控制命令的執行以及通訊等功能；④裝置必須具備可操作和可維護性；⑤在此基礎上還要考慮實現此裝置的經濟成本。

目標指示器主要用于實現目標顯示功能，其顯示形式包括燈光、煙火或爆音，它由控制芯片、帶有自組網的無線模塊、GPS定位模塊、燈光顯示模塊、煙火顯示模塊及電源模塊等組成，如圖1所示。

圖1 目標指示器硬件組成圖

目標指示器的核心是一個MSP430F149微處理器，利用處理器自身帶有的豐富的外圍模塊以及少量的外部芯片實現各種功能，它通過無線傳輸模塊接收來自主控站發射的控制指令，經過控制電路轉化為相應的控制信號。燈光顯示模塊由來自主控站的控制信號實施多種模式的燈光顯示方式（包括等時間間隔顯示、不同顏色燈光輪流顯示等），煙火顯示模塊則通過高低電平信號點燃或爆炸進行顯示，GPS定位模塊則實時向主控站提供各個目標的地理坐標和高程。電源模塊則提供目標指示器所需的電壓。

微處理器簡介

目標指示器硬件部分的控制核心使用TI公司的16位高性能的MSP430F149單片機，用來控制指示器各個部分的工作。MSP430F149是超低功耗Flash型16位單片機，特別適合于電池供電場合或手持設備，具有如下特點：

①功耗低：2.2V時鐘頻率1MHz時，活動模式為200µA；關閉模式時僅為0.1µA，且具有5種節能工作方式；

②高效16位RISC-CPU：27條指令、8MHz時鐘頻率時，指令周期時間為125ns，絕大多數指令在一個時鐘周期完成；32kHz時鐘頻率時，16位MSP430單片機的執行速度高于典型的8位單片機20MHz時鐘頻率時的執行速度；

③低電壓供電、寬工作電壓范圍：1.8V～3.6V；

④靈活的時鐘系統：兩個外部時鐘和一個內部時鐘；

⑤低時鐘頻率可實現高速通信；

⑥具有串行在線編程能力；

⑦強大的中斷功能；

⑧喚醒時間短，從低功耗模式下喚醒僅需6µs；

⑨ESD保護，抗干擾力強；

⑩運行環境溫度范圍為-40℃～+85ºC，適用于工業環境。

目標指示器電路設計

電源電路設計

（1）技術要求

• MSP430F149單片機電源電壓范圍：3.3V；

• GPS定位模塊的電源電壓范圍：1.8V；

• 發光二極管驅動芯片MC1413電源電壓：12V；

• 無線數傳模塊的電源電壓范圍：9V。

（2）設計要點

①便于攜帶，供電方便。該指示器是為了滿足部隊在野戰條件下作戰和訓練的使用，必須要能方便攜帶，因此采用單節鋰電池供電，電壓為12V。

②同時為主芯片和外圍器件供電。主芯片供電電壓為3.3V，GPS供電為1.8V，發射機供電為9V，因此電源電路應能同時輸出3.3V和1.8V、9V電壓。

③滿足低功耗需要。指示器采用電池供電，在野戰條件下使用，必須要能夠滿足使用的時間要求，因此指示器的功耗就要很低。

（3）電路設計

根據指示器對電源的要求，MSP430F149單片機采用Alpha公司的AS1117-3.3三端穩壓模塊，GPS采用AS1117-1.8三端穩壓模塊。AS1117系列芯片是常用的電壓轉換芯片，其特點是：外形小巧，價格便宜；電流驅動能力強，AS1117的最大輸出電流為800mA，能夠滿足指示器要求。發射機采用7809三端穩壓模塊，電源電路如圖2所示。

圖2 電源電路圖