3、基于MSP43O和Zigbee的無(wú)線抄表終端電路

　　介紹了一種以MSP430F149單片機(jī)為核心的，基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線抄表終端。具體闡述了該終端的主要特點(diǎn)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)具有運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各類水、電、氣表終端無(wú)線集中抄表中，具有良好的應(yīng)用前景。

　　電路原理：核心處理器采用TI公司的MSP430F149單片機(jī)。為實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，電路中采用高速和低速兩個(gè)晶振，由高速晶振產(chǎn)生頻率較高的MCL-K，以滿足 CPU高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的要求，在不需要CPU工作時(shí)關(guān)閉高速晶振，由低速晶振產(chǎn)生頻率較低的ACLK，運(yùn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘。日歷時(shí)鐘芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍1．0V～5．5V，在3．0V供電條件下，工作電流和休眠電流的典型值都為0．25μA，能記錄世紀(jì)、年、月、日、周、時(shí)、分、秒，具有定時(shí)、報(bào)警和頻率輸出功能。存儲(chǔ)器采用復(fù)旦微電子的FM24C04。此芯片是兩線制串行EEPROM，兼容IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍2．2V～5．SV，在3．0V供電條件下，額定電流為 1mA，休眠電流典型值為5 μA，在掉電情況下，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)能保存100年。

　　MSP430F149在硬件上具有2路TTL電平的串行接口，一路經(jīng)SP3485芯片轉(zhuǎn)換成RS485串行接口后與連接在其底層的數(shù)字電能表通信，另一路直接與CC2430進(jìn)行通信。RS485總線被目前的絕大多數(shù)數(shù)字電能表所支持，其采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信，具有極強(qiáng)的抗共模干擾能力，信號(hào)可傳輸上千米，并且支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。而符合Zigbee協(xié)議的CC2430芯片支持TTL電平的串行接口，所以無(wú)須進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，就可以與核心處理器進(jìn)行通信。本終端在設(shè)計(jì)的過(guò)程中所有器件的選型都考慮了低功耗要求，即使使用電池供電，每次更換電池也至少可以使用兩年。并且選用的元器件都支持3．3V電壓，全部電路只需要單一電源就可以穩(wěn)定運(yùn)行。 圖1是本終端的硬件原理圖，省略掉了電源穩(wěn)壓電路、濾波電路和一些外圍元件。圖中的LED1、LED2、LED3分別用于指示接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

　　4、一種采用MSP430F2274無(wú)線充電電路

　　采用MSP430F2274超低功耗單片機(jī)作為無(wú)線傳能充電器的監(jiān)測(cè)控制核心，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇充電的速度，實(shí)現(xiàn)快速充電和常態(tài)充電功能，電能充滿后給出充滿提示且自動(dòng)停止充電。無(wú)線充電系統(tǒng)主要采用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)線圈進(jìn)行能量耦合實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。系統(tǒng)工作時(shí)輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用24V直流電端直接為系統(tǒng)供電。當(dāng)接收線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí)，在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓，當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振，電壓達(dá)最大值，具有最好的能量傳輸效果。通過(guò)2個(gè)電感線圈耦合能量，次級(jí)線圈輸出的電流經(jīng)接受轉(zhuǎn)換電路變化成直流電為電池充電。交直流輸入采用單刀雙閘繼電器，交流上電常開(kāi)閉合，常閉打開(kāi)實(shí)現(xiàn)交流優(yōu)先，交流斷電繼電器斷電， 常閉閉合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在切換時(shí)，時(shí)間很短，C1可提供一定時(shí)間的電量，可以實(shí)現(xiàn)不斷電切換，不影響充電。

　　5、基于MSP430單片機(jī)的數(shù)控直流電流源電路

　　系統(tǒng)硬件以MSP430F2274單片機(jī)為核心，外圍包括電源模塊、數(shù)碼管顯示模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊及恒流源模塊。

　　電源原理：穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，a 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓U2變換成脈動(dòng)電壓U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。b 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓U4受負(fù)載、輸入電壓和溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓U0。

　　圖3.4 ±12V電源電路圖

　　圖3.4中電路提供+12 V的電源；主要用于LM1117，再由LM1117產(chǎn)生3.3V的電壓作為MSP430F2274的工作電壓。

　　圖3.5 +5V電源原理圖

　　圖 3.5中提供的+5V的電源用于LM358 。 由于要求輸出的電流最大值為2000mA，而且主要電流從它通過(guò)，所以要用大電容，本設(shè)計(jì)采用兩個(gè) 2200UF 50V的電容并聯(lián)（同時(shí)為了減小紋波系數(shù)本設(shè)計(jì)在兩個(gè)電容之間接入有源濾波電路），由于的LM358的耐壓值最大可達(dá)42V，所以 LM358可以安全工作 。

　　D/A電路模塊

　　利用MSP430單片機(jī)的通用I/ O口（ P1口）與TLC5615構(gòu)成的DAC電路如圖3.6所示。分別用P1.0、P1.2模擬時(shí)鐘SCLK和片選CS，待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)從P1.1輸出到TLC5615的數(shù)據(jù)輸入端DIN。

　　圖3.6 硬件連接圖

　　恒流源電路

　　方案一：本設(shè)計(jì)在起初利用圖3.7所示 恒流源電路 ， 運(yùn)放的輸出端通過(guò)三極管與反向輸出端相連，構(gòu)成負(fù)反饋電路，由于運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運(yùn)放的輸入電阻無(wú)窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即Ui'=Ui，又由于三極管的發(fā)射極Ii'=Ui/R1與集電極電流Io僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即Ii'=Io。因此可以通過(guò)改變同相輸入端的電壓來(lái)調(diào)整輸出電流Io的大小。

　　圖3.7 方案一恒流源電路原理圖