MCU基本技术原理及应用方案集锦

详细介绍。

　　2．1 中央控制中心设计

　 　中央控制中心和门控模块都是以MSP430系列单片机CC430F5135为控制核心，其内部集成的RF无线模块节省了外部扩展的无线通信模块，降低了 成本。CC430F5135是TI公司MSP430F5xx MCU与低功耗RF收发器相结合的产品，可实现极低的电流消耗，从而使采用电池供电的无线网络应用无需维修即可工作长达10年以上；此外，微型封装所包含 的高级功能性还可为创新型RF传感器网络提供核心动力，以向中央采集点报告数据。CC430F5135为16位超低功耗MCU，具有16 KB闪存、2 KB RAM、CC1101无线电收发器、AES-128和USCI，供电电压为1．8～3．6 V，正常工作模式消耗电流为160 μA／MHz，低功耗模式3消耗电流为2．0μA。

　　2．1．1 CC430F5135的RF无线收发模块外围电路

　 　CC430F5135内部集成了CC1101无线电收发器，本系统的RF频率设为315 MHz，信道间隔为540 kHz，数据传输速率为250 kbps。在本系统设计中，发送功率最大可以达到-96 dBm，实际应用中还可以根据发射距离的远近设置发送功率的大小，这样可以使功耗达到最低。其电路如图2所示。CC430F5135的供电电源为两节5号 电池，其电压为+3 V，外接晶振为26 MHz。RF_N和RF_P为RF无线电发射引脚，两引脚外接天线，其功率可以达到-96 dBm，传输距离可以达到200m左右。

图2 CC430F5135的RF无线收发模块外围电路

　　2．1．2 LCD显示模块

　 　考虑到设备低功耗的要求，所选的显示模块必须达到低功耗的目的。本系统采用了LCD12864作为显示模块，其供电电压为4．5～5 V供电，工作电流为3 mA，低功耗、长寿命、高可靠性。模块内自带2个液晶显示驱动芯片，分别控制显示屏的左区和右区，每个驱动芯片都带有512字节的RAM，其与 CC430F5135的硬件连接图如图3所示。其中LCD12864采用+5V供电，+3V电压经升压芯片转换成+5 V后供给LCD12864。单片机的P1口作为控制LCD12864的控制口，P2口作为数据口与LCD12864进行通信。因为CC430F5135端 口输出电压为+3 V，而LCD12864的端口电压为+5 V，两者的端口不能直接相连，所以需要一个电压转换芯片来解决电压不匹配的问题。本系统采用TI公司的双电压供电双向驱动器SN74 ALVCA24_5来实现电平转换，一边是3 V，另一边是5 V，这样就较好地解决了3 V与5 V电平的转换问题。

　　
图3 CC430F5135与LCD12864接口电路

　　2．1．3 4×4矩阵键盘硬件电路

　 　4×4矩阵键盘硬件电路图如图4所示。本系统采用中断方式来确定按键的输入，因为CC430F5135内部的P0口全部都可以当作外部中断口，所以只要 其中的任一按键被按下，那么此时其中两个端口的电平就会突变，这样根据内部预先设定好的程序，就可以知道哪个键被按下。键盘有数字键和功能键，数字键用于 密码的输入，功能键有取消键、确认键、左移键、右移键、开门键和关门键。其中的取消键是用于删除输入的密码，确认键用丁确定输入正确，开门键和关门键起开 关门的作用。当中火控制中心需要开关某个门时，就可以按左移键或者右移键来选择要开关的门号，选择成功后按开门键或者关门键就可以开关门。

　　
图4 4×4矩阵键盘硬件电路

　　2．2 门控模块设计

　 　门控模块包括CC430F5135的RF无线收发模块电路、LCD硬件电路、键盘硬件电路、继电器驱动房门硬件电路和蜂鸣器指示灯硬件电路等。 CC430F5135的RF无线收发模块电路，LCD硬件电路和键盘硬件电路与中央控制中心的设计基本相同，在这里就不再介绍。下面主要介绍蜂鸣器指示灯 硬件电路和继电器驱动房门硬件电路。

　　2．2．1 蜂鸣器指示灯硬件电路

　　如图5所 示，CC430F5135通过控制三极管的开通与关断去控制蜂鸣器和指示灯的导通与关闭，从而达到指示的目的。CC430F5135单片机的 P3．0、P3．1和P3．2口通过控制输出信号的高低电平来控制三极管8050的导通或截止，从而实现相应的功能。如果P3．0口为高电平，三极管导 通，则蜂鸣器发出响声，如果P3．1和P3．2置高电平，则红色指示灯或绿色指示灯会亮。其中红色指示灯的作用是警告密码输入错误，绿色指示灯则表示密码 输入正确，并且门会打开。

图5 蜂鸣指示灯及继电器驱动房门硬件电路

　　2．2．2 继电器驱动房门硬件电路

此电路功能是当输入密码正确并按开门键或者关门键后，可以自动使楼门开通或者关闭。本系统采用CC430F5135控制继电器开通，进而控制旋转电机工 作去控制门的动作。为了保证继电器稳定而可靠的工作，选用HJR-3FF-S系列继电器。此继电器负载端电压可以加到250 V（AC）／30 V（DC），在环境温度为-