一種基于MSP430和nRF401的家用射頻無線自動抄表系統設計

系統的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大的16位單片機。當運行在1MHz時鐘條件下時，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16位指令結構可以確保任何任務的快速執行，大多數指令可以在一個時鐘周期內完成；它還具有高級語言編程的能力，可以加速軟件的開發。

本系統使用的是該系列的F123型，具有8KB+256Byte Flash Memory和256Byte RAM以及一個串口和一個定時器。

485芯片使用MAX公司的MAX3485芯片，不需485總線傳輸時可工作在關斷模式下，在該模式下所需的電流小于1μA。

2.3 硬件設計中的注意事項

射頻電路部分會受到數字電路部分的干擾。天線到射頻芯片的輸入信號可能小于1μV,所以數字信號與射頻信號強度之間的差別可以達到100萬倍（120dB）。射頻部分對電壓的波動非常敏感，所以電源的噪聲會嚴重影響傳輸性能。

因此，射頻部分電路的設計就顯得非常重要。在設計中應遵循以下原則：首先一定要有一個可靠的地平面，電源地應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。與地連接的焊盤應該在附近設置一個過孔，并且兩個接地焊盤不可以共用一個過孔。解耦電容應該盡量靠近需要解耦的引腳，每個需要解耦的節點單獨使用一個解耦電容。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 系統的軟件設計

3.1 軟件流程

系統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，通過射頻無線通訊方式向下層模塊發送命令，同時開始計時。如果下層模塊沒有數據返回，超時后上層模塊會重新發送命令。如果超過三次仍未有數據返回，則認為是下層模塊工作異常，向抄表中心返回異常信號。