基于msp430f149的无线计分器设计

长江师范学院 冉 伟 张 磊 邓于蓝 高 涛 武 涛 熊 倩

基于msp430f149的无线计分器设计

长江师范学院 冉 伟 张 磊 邓于蓝 高 涛 武 涛 熊 倩

针对传统人工打分方式效率低，不方便统计，且容易出错的弊端，设计了以msp430f149为主控芯片的无线计分器系统，设计以NRF24L01无线模块作为通信传输的计分器，利用其串行接口与上位机的通信功能，设计完成一个可以对20个选手打分的无线电子打分器系统。用彩色TFT液晶显示模块显示所打的分数和各个选手的平均分及总分，该系统成本较低，显示功能丰富，符合在多种比赛场合的需求。

NRF25L01；无线计分；msp430f149；彩色TFT液晶显示；打分系统

1.引言

2.总体结构设计

此无线计分器是基于单片机msp430的总体设计，用于简单的评委打分，主持人算分的简单的系统。系统用msp430作为主控芯片，采用NRF24L01无线通信模块对打分和计分之间实现数据的传输。

图1 系统整体设计图

当评委对选手打分时，接收端被初始化，准备接收各个发射端传来的数据，当数据传送到pc机后进行数据的处理，显示每一位评委对选手的分数，在进行处理后显示去掉一个最高分，再去掉一个最低分后的平均分以及所有成绩的总分并且储存。

3.系统各单元硬件结构的设计

该系统分为接收和发送两大模块，主要构成打分器和计分器两大结构主体，接收器和发送器都使用无线收发模块NRF24L01，主控芯片使用msp430f149进行控制以及数据处理。

3.1 打分器和计分器的整体结构框图

图2 打分器结构图

图4 按键功能模块

3.2 打分器按键模块的设计

用Usart GPU 串口触摸屏 带汉字库 TFT 液晶显示模块 智能彩色功能模块的4x4键盘功能实现评委的打分，按键包括“0”到“9”的数字键和确认、删除、返回、取消等功能键。当评委打分后所打的分数将在触摸屏上显示出来，确认后将数字传到单片机上，单片机经过处理将信息传送到无线模块上。

3.3 无线传输模块NRF24L01

目前，随着工业发展的速度不断的加快，同时在科学技术快速发展的带动下，变频器也在各个领域得以广泛的普及应用，所以在使用中，要根据自身运用的实际情况，进行合理的选择和应用，同时还要进行变频低压变频器的调校与维护分析，这样不仅有利于提高变频器的调校与维护水平，而目有利于保证变频器的安全、可靠运行，提升企业的生产效益，促进企业的发展与进步，具有积极的作用和意义。

按键模块与单片机msp430f149相连，无线模块也与单片机msp430f149相连当单片机收到信号时，经过程序处理将信号传送给无线模块nrf24l01，无线模块得到信号后将信息传送给计分器所连的无线模块，此时NRF24L01的工作模式为收发模式（通常用直接收发模式）。无线传输模块主要硬件电路图。

图5 无线收发模块NRF24L01

3.4 数据接受处理模块

由单片机msp430f149作为主控芯片对NRF24L01所接收到的数据进行处理，使用TFT彩屏液晶显示器显示分数，将处理后的数据传送到TFT彩屏显示模块上显示。显示后分数自动存入串行E2PROM AT24CO2中。存储器主要电路图如图6所示。

图6 存储器E2PROM AT24CO2

3.5 时钟、复位电路

时钟电路由石英晶体振荡器和微调电容组成。电容器的主要作用是帮助振荡器起振，且电容器大小对振荡频率有微调作用。这里采用的是12M石英晶体振荡器，两个22p F电容。复位电路由电容、电阻、按键组成。若要复位，只需按下RESET键，经电容充电、电阻分压，在RESET端产生复位高电平。

3.6 电源电路

电源电路为5V直流电源。5V电源由整流桥、滤波电容、W7805稳压器件组成，为单片机、器件提供工作电压。

4.系统各单元软件的设计

4.1 无线NRF24L01程序设计

打分器和计数器都用到无线NRF24L01对信息的传送，打分器从主控芯片msp430中得到数据经无线NRF24L01进行传送到计数器的无线NRF24L01的接收器上，在接收器的主控芯片msp430上还原信号，送给TFT彩屏显示。无线NRF24L01模块的程序设计框图如图7所示：

图7 无线模块NRF24L01程序框图

4.2 打分器主控芯片的程序设计

打分器的主控芯片用msp430进行数据处理，按键模块和无线传送模块与主控芯片相连。当有数据传输到芯片时，芯片进行存储和处理发送数据到无线传输模块NRF24L01中。再通过无线模块传送到计数器中。程序框图如图8所示：

图 8 打分器程序框图

图9 计分器程序框图

4.3 计分器主控芯片的程序设计

计分器的主控芯片用msp430f149进行分数的计算和控制显示屏TFT进行显示。当接收到数据后，通过计算得出总分以及平均分，送给TFT显示器显示并存储。程序框图如图9所示。

5.结论

本文研制了基于NRF24L01无线通讯模块的无线计分器系统，并通过实验实现了和验证了无线计分的过程。结合NRF20L01芯片的无线通讯技术和msp430f149控制以及数据处理技术，提高了无线计分器的工作性能。本系统最大化的优化了比赛过程中评委打分和工作人员计分以及得出结果的过程，实现了对比赛评分的数字化。本系统拥有直观友好的人机交互，简单高效，操作难度低等特点，具有广泛的应用前景。

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图2 直流融冰电源示意图

3.4 直流供电电源结构

在直流融冰装置中，电源是十分重要的组成部分，为了保证直流融冰装置的正常使用功能，要求电源必须具备较高的稳定性，并且易于控制。通过上文可见，在直流融冰过程中，会产生较大电流，而这一电流也会超过单整流设备所能承受的极限，因此，可以选用整流桥并联方式以提高直流融冰装置的安全性能。对于晶闸管整流器并联，现如今主要有三种形式，即双6脉冲电路、12脉冲电路以及双12脉冲电路。通过实践研究分析，双6脉冲电路在实际运行过程中，能够直接并联触发，因此可控性比较高，而且安全可行，其接线图如图2所示。

4 结语

综上所述，在输电线路融冰中，直流融冰技术是最为重要的融冰技术。直流融冰技术的融冰装置综合利用了高电压、大功率电子元器件，对于融冰电流能够进行精确有效的控制，在输电线路融冰方面发挥着十分重要的作用，值得推广和应用。

参考文献

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