基于MSP430和nRF905的数字游标卡尺测量系统

　　0 引言

　　游标卡尺是机械测绘中常用的工具,传统的卡尺测量精度高,但是数据读取繁琐,不易掌握,而且读数时人为误差大,因而给机械测绘带来一定的难度。容栅式数显游标卡尺[1]能解决这一问题,但是目前市场上大部分的具有数显功能的游标卡卡尺工作模式过于单一,且由于没有提供微机接口。在实际应用中的某些工作模式无法通过卡尺上的控制按钮加以实现,使其工作效率大打折扣,可想而知,在批量的器件尺寸检测环境下,仅靠人为的操作,一来耗费的时间长,二来测量数据在读取及保存方面都是很大的问题。文章提出的测量系统在降低人工误差的基础上能实现批量检测,易于数据处理。

　　1 系统结构设计及硬件实现

　　系统包括测量数据发送和数据接收并传至上位机(通过RS232接口)2部分组成。系统工作原理如图1所示。

　　1.1 系统硬件实现

　　MSP430[2-4]是TI公司推出的16位系列单片机,在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势,其工作电压在1.8~3.6 V之间,正常工作时功耗可控制在200LA左右,低功耗模式可实现2LA甚至0.1LA的低功耗。

　　nRF905[5]是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片,工作电压为1.9~3.6 V, 32引脚QFN封装(5mm5mm),模块结构如图2所示,工作于433/868/915MHz 3个ISM频道。nRF905可以自动完成处理字头和CRC(循环冗余码校验)的工作,可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,其功耗非常低,以-10dBm的输出功率发射时电流只有11 mA,在接收模式时电流为12.5 mA。

　　MSP430通过标准SPI口和nRF905进行通信,标准接口包括两根数据线:MOSI(主发从收)和MISO(从发主收),还有时钟线CLK,主机用CLK与从机时钟同步。接口连接如图3所示。

　　1.2 MCU对nRF905的配置^[6]

　　nRF905共有4种工作模式,其中有2种活动RX/TX模式和2种节电模式,不同模式通过MCU控制905的3个引脚PWR_UP、TRX_CE和TX_EN的高低电平来决定,如表1所示。

　　对nRF905模块的配置都是通过SPI接口的,当nRF905模块处于空闲模式和关机模式时, SPI接口可以保持在工作状态。nRF905内部有5类寄存器:状态寄存器(Status-Register), 1个字节,含有地址匹配AM状态和数据就绪DR的信息,射频配置寄存器(RF-Configuration Register),共10个字节,包括收发器频率、输出功率、接收灵敏度、收发数据的有效字节数、接收地址配置等重要信息;发送数据寄存器(TX-Payload),共32字节,MCU向外发的数据需要写在这里;发送地址(TX-Address),共4个字节,一对收发设备要正常通信,就需要发送端的发送地址与接收端的接手地址配置相同;接收数据寄存器(RX-Payload),共32字节, nRF905接收到的有效数据就存储在这些寄存器中,MCU可以在需要时到这里读取。