家居安防系统

家居安防系统 家居智能安防系统设计 实现以MSP430单片机为核心的检测节点和汇聚节点的设计 采用数据传输方式为NRF401; 设计室内温度湿度检测模块，分辨力为0.01; 设计厨房有毒气体检测模块，开关信号输出; 基于热释传感原理的GH--718型人体感应模块检测电路，开关信号输出; 070220210 孙延博 1 MSP430单片机 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。称之为混合信号处理器，主要是由于其针的 对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决。 1、MSP430 单片机的发展 MSP430 系列是一个 16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，在 1996 年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星 (1)PIC单片机与MSP430单片机的优缺点 MSP430:低功耗，同等价格下功能强大很多，但是性能不如PIC稳定，多用于消费类电子产品 PIC:采用精简指令集，指令少，只有30多条除了两三条指令，其他的都是单周期指令，性能很稳定，一般多用于工业产品中 (2)单片机 msp430 与c51 的区别 msp430系列单片机是一种新型的16位单片机，主要特点就是功耗小，速度快，主要开发语言是c。开发环境有iar集成开发环境。 msp430单片机有不同系列，有f系列，c系列。比如f系列msp40f135示的是rom是flash型的。常用的是f系列的13系列14系列。13系列的有msp430f133和msp430f135两种。14系列的有msp430f149等。 我用的是msp430f135推荐你用msp430f149，msp4301f149有60KB的flash和2KB的ram。比起51的算是很大了。 c51单片机现在很少用了，都被s52单片机代替了。 51单片机和430单片机的主要区别是51是8位的，430是16位的。开发环境都有相应的c开发环境。 学习430单片机有了51的基础应该很容易入门，我是一开始就是接触430单片机，后来才接触51的，觉得430的不错，特别是功耗和速度方面。如果你想跑操作系统的话就买现在ti公司的新系列的单片机，ram有10k。 89C 51 单片机是 8 位单片机。其指令是采用的被称为“ CISC ”的复杂指令集，共具有 111 条指令。而 MSP430 单片机是 16 位的单片机，采用了精简指令集( RISC )结构，只有简洁的 27 条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。 其次， 89C 51 单片机本身的电源电压是 5 伏，有两种低功耗方式:待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为 24mA ，在掉电状态下，其耗电电流仍为 3mA ;即使在掉电方式下，电源电压可以下降到 2V ，但是为了保存内部 RAM 中的数据，还需要提供约 50uA 的电流。而 MSP430 系列单片机在低功耗方面的优越之处，则是 89C 51 系列不可比拟的。正因为如此， MSP430 更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。 再者， 89C 51 系列单片机由于其内部总线是 8 位的，其内部功能模块基本上都是 8 位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结构本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。 MSP430 系列其基本架构是 16 位的，同时 2 在其内部的数据总线经过转换还存在 8 位的总线，在加上本身就是混合型的结构，因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展 8 位的功能模块，还是 16 位的功能模块，即使扩展模 / 数转换或数 / 模转换这类的功能模块也是很方便的。这也就是为什么 MSP430 系列产品和其中功能部件迅速增加的原因。 最后，就是在开发工具上面。对于89C51来说，由于它是最早进入中国的单片机，人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力，创造了不少适合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大的问题。对于 MSP430 系列而言，由于引进了 Flash 型程序存储器和 JTAG 技术，不仅使开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程 (3)51系列单片机，MSP430单片机，AVR系列单片机， 还有ARM系列～ 这些单片机有什么区别, 51比较好学，不过功能也有限，当然应付简单的应用没有问题 AVR通用性比较好，型号也比较多，但是目前价格涨的让人怕。 MSP430低功耗，常用在水表电表等测量场合，当然也可以用在机电控制场合，但他只能用在3.3v，与一些5v器件相连需要考虑电平是否兼容的问题。 ARM比普通单片机速度快，功能强大些，但成本也较高。现在新推出的基于ARM7内核的stm32成本较低，有替代高端单片机的潜力。而高端的ARM9、ARM11主要用于智能手机等需要运行复杂程序的场合。当然，功能越复杂，开发就越难。 AVR好像原厂不太支持了，价格一直在涨。 51比较通用，很多半导体厂商都用生产。 MSP430低功耗，也有其市场。 ARM功耗，性能等越来越好，有取代AVR或是其他单片机的可能。 MSP430 系列由于具有 Flash 存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点。这是 TI 公司推出具有 Flash 型存储器及 JTAG 边界扫描技术的廉价开发工具 MSP-FET430X110 ，将国际上先进的 JTAG 技术和 Flash 在线编程技术引入 MSP430 。 首先， MSP430 系列单片机的电源电压采用的是 1.8~3.6V 电压。因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运行时， 芯片的电流会在 200~400uA 左右，时钟关断模式的最低功耗只有 0.1uA 。 3 nrf401 nRF401无线收发芯片 (1)nrf401与nrf2401 nRF401是Nordic公司研制的单片UHF无线收发芯片，工作在433MHz ISM(Industrial, Scientific and Medical)频段。它采用FSK调制解调技术，抗干扰能力强，并采用PLL频率合成技术，频率稳定性好，发射功率最大可达10dBm，接收灵敏度最大为,105dBm，数据传输速率可达20Kbps，工作电压在+3,5V之间。nRF401无线收发芯片所需外围元件较少，并可直接单片机串口。 )、低噪声接收放大器(LNA)、晶体 nRF401芯片内包含有发射功率放大器(PA 振荡器(OSC)、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、混频器(MIXFR)、解调器(DEM)等电路。在接收模式中，nRF401被配置成传统的外差式接收机，所接收的射频调制的数字信号被低噪声较大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器，解调后变换成数字信号输出(DOUT端)。在发射模式中，数字信号经DIN端输入，经锁相环和压控振荡器处理后进入到发射功率放大器射频输出。由于采用了晶体振荡和PLL合成技木，频率稳定性极好;采用FSK调制和解调，抗干扰能力强。 nRF401的ANT1和ANT2引脚是接收时低噪声接收放大器LNA的输入，以及发送时发射功率放大器PA的输出。连接nRF401的天线可以以差分方式连接到nRF401，一个50Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401。 图1所示为使用单端天线的nRF401的电路图，50Ω的单端天线通过差分转换匹配网络连接到nRF401的ANT1和ANT2引脚。 图2所示为使用环形天线的nRF401的电路图，整个环形天线可以做在PCB上，对比传统的鞭状天线或单端天线，不仅节省空间和生产成本，机构上也更稳固可靠。 nRF24E1无线SoC芯片 2)用nrf401实现51单片机间数据通讯。但误码率很高。请高手相助。 ( 单片机线连时通讯稳定, 软件和硬件都需要好好弄的，特别是硬件的PCB布板，天线的设计(不管是PCB天线还是外接天线);电源的处理(如果用干电池的话会好点，线性电源还是要处理的，达到文档要求的纹波应该也不难);元器件选型，如晶振等;这个芯片的网站应该有很多这样的设计文档，保证硬件大差不差的情况下，再去调试软件; 软件就如上面的兄弟的回答一样，需要做滤波处理;不过建议前期可以使用头码和尾码检测，因为硬件不一定稳定，使用较为严格的通讯会让人摸不着头脑，不知道是硬件问题还是软件问题。个人经验认为前期软件上的处理比较有效的处理:发头码时或者需要发数据时，可以先发1~2个0xFF，去除误码还是比较有效的。 (3)nrf401与单片机串行通行要不要设置波特率, 当然要了,NRF401最高可达20Kbit/s,再高可不行啊!同时写程序时注意各模式之间互相转换的等待时间要求。 4 DS18B20 DS-18B20 数字温度传感器，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 测温范围 ,55?,，125?，固有测温分辨率0.5?。 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温在使用中不需要任何外围元件 测量结果以9~12位数字量方式串行传送 独特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为-55 ? C至+125 ? 。华氏相当于是-67 ? F到257华氏度 -10 ? C至+85 ? C范围内精度为?0.5 ? C 温度传感器可编程的分辨率为9~12位 温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置 应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子 温度计，或任何热敏感系统 产品 描述该DS18B20的数字温度计提供9至12位(可编程设备温度读数。信息被发送 到/从DS18B20 通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625?/LSB形式表达，其中S为符号位。 由于DS18B20采用的是1,Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先 SHT11 温度采集采用温度传感器SHt11，与传统湿度传感器不同，SHR11是基于CMOSens技术的新型智能温湿度传感器，他将温湿度传感器、信号放大器、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS芯片技术和传感器技术，是传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。 5 蓝牙 蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。 6 电赛 7