基于MSP430和nRF905的塔吊無線遙控系統(tǒng)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件包括發(fā)射器和接收器軟件。發(fā)射器和接收器軟件的功能劃分對遙控系統(tǒng)性能的影響很大，為提高系統(tǒng)可靠性，加快緊急故障出現(xiàn)時(shí)的恢復(fù)速度，所有控制的邏輯處理全部在發(fā)射器中實(shí)現(xiàn)，發(fā)射器的發(fā)送采用定時(shí)發(fā)送和中斷發(fā)送兩種方式：當(dāng)有按鈕動(dòng)作時(shí)，用中斷方式發(fā)送，在隨后的時(shí)間內(nèi)按定時(shí)方式發(fā)送。接收器僅實(shí)現(xiàn)信號接收、譯碼和驅(qū)動(dòng)輸出，當(dāng)連續(xù)3次收不到信息時(shí)，接收器自動(dòng)關(guān)閉所有輸出，恢復(fù)初始狀態(tài)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：

　　（1） 對發(fā)送器的按鈕控制的捕捉可靠。當(dāng)中斷信號萬一丟失時(shí)，接收器失去控制而保持原來狀態(tài)，但隨后的定時(shí)發(fā)送的控制信息會(huì)作出相應(yīng)的控制。

　　（2） 當(dāng)射頻信號受到干擾或發(fā)射器出現(xiàn)故障而使接收器收不到控制信息時(shí)，接收器自動(dòng)關(guān)閉所有輸出而恢復(fù)初始狀態(tài)，防止事故的擴(kuò)大，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)發(fā)射器關(guān)閉或電能不足時(shí)，接收器自動(dòng)關(guān)機(jī).

　　3. 1 發(fā)射器軟件

　　發(fā)射器剛上電時(shí)，完成的初始化主要包括： I/O端口初始化、無線芯片配置、打開定時(shí)器和I/O 中斷使能。其余的功能主要在定時(shí)中斷和I/O中斷服務(wù)子程序中實(shí)現(xiàn)。中斷服務(wù)子程序的主要功能為：判斷各按鈕的狀態(tài)、按鈕狀態(tài)編碼、編碼狀態(tài)發(fā)送。MSP430微控制器和nRF905通過SP I口通訊的處理流程如下：

　　（1） 微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)通過SP I接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nRF905;

　　（2） 微控制器置高TRX _CE 和TX _ EN, 激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式；

　　（3） nRF905 按ShockBurstTM 發(fā)送： ①射頻寄存器自動(dòng)開啟； ②數(shù)據(jù)打包（加字頭和CRC校驗(yàn)碼） ;③發(fā)送數(shù)據(jù)包； ④當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成時(shí)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高。

　?。?） AUTO_RETRAN被置高， nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；

　　（5） 當(dāng)TRX_CE被置低， nRF905發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式。

　　發(fā)射器流程圖，如圖3所示。

圖3 發(fā)射器主程序流程圖

3. 2 接收端軟件

　　接收器上電初始化主要包括： I/O端口初始化、無線芯片配置、打開定時(shí)器和I/O中斷使能、繼電器輸出使能。其余的功能主要在I/O 中斷服務(wù)子程序中實(shí)現(xiàn)。nRF905進(jìn)入接收模式后，不斷監(jiān)聽接收信號。當(dāng)收到載波信號時(shí)，發(fā)出CD中斷信號；當(dāng)接收地址正確時(shí)，發(fā)出AM中斷信號；當(dāng)接收數(shù)據(jù)正確時(shí)， nRF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳置高，發(fā)出DR中斷信號。微控制器中斷服務(wù)子程序通過SP I口讀取所實(shí)現(xiàn)的主要功能為：判斷各按鈕的狀態(tài)、按鈕狀態(tài)編碼、編碼狀態(tài)發(fā)送。MSP430微控制器通過SP I口讀取nRF905內(nèi)的數(shù)據(jù)，接收端主程序流程圖，如圖4所示。

圖4 接收器主程序流程圖

　　4 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)采用超低功耗MSP430單片機(jī)和低功耗無線收發(fā)芯片nRF905實(shí)現(xiàn)了塔吊無線遙控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了軟件編碼和硬件譯碼的方式、系統(tǒng)發(fā)射器采用定時(shí)掃描、接收器采用無記憶輸出控制方式以及電氣互鎖等技術(shù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于塔吊等一般工業(yè)遙控系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的功能在實(shí)踐中得到了應(yīng)用與驗(yàn)證。