基于MSP430單片機的手表門鈴設(shè)計

李建勇，李 洋，劉雪梅

（1.西北工業(yè)大學明德學院，陜西 西安710124；2.杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州310020）

0 引言

目前，電子門鈴系統(tǒng)基本上普及現(xiàn)代化的居住小區(qū)，成為現(xiàn)代家庭生活不可或缺的一部分。然而很多門鈴都是直接裝在門上，聲音覆蓋范圍小，常造成經(jīng)常聽不見門鈴聲的情況。鑒于這些情況，設(shè)計了一種帶在人的手腕上將手表和無線門鈴合二為一的手表門鈴，不僅可以當普通手表來使用，還能以多種方式來提示門外有客。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)以MSP430G2553單片機為控制核心，一方面采用DS1302時鐘芯片提供準確的時間，可使用按鍵修改時間和設(shè)置鬧鈴，并通過OLED12832來顯示以實現(xiàn)手表功能；另一方面當客人按下門鈴按鈕時通過PT2262的無線發(fā)射模塊發(fā)射無線信號，由PT2272的無線接收模塊接收到無線信號解碼后送到單片機，根據(jù)由按鍵設(shè)定的門鈴提示方式，分別通過揚聲器、LED和小型直流電機進行相應(yīng)的聲音、閃光和振動等門鈴提示，以實現(xiàn)無線門鈴功能。該手表門鈴帶在人的手腕上，不僅可以像普通的電子表一樣使用，還能在家里隨時隨地知道門外有客人求見。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

該手表門鈴要帶在人的手腕上，電池采用3V紐扣電池供電，就需要系統(tǒng)選用具有超低功耗、低電壓、高性能等特點的器件來設(shè)計硬件電路。

2.1 控制器模塊

系統(tǒng)采用TI公司的MSP430G2553單片機作為控制器。MSP430G2553單片機是16位超低功耗混合信號微控制器，低電源電壓范圍為1.8～3.6V，5種低功耗工作模式，具有內(nèi)置的16位定時器、多達24個支持觸摸感測的I／O引腳、1個多用途模擬比較器以及采用通用串行通信接口的內(nèi)置通信能力［1－3］。此外，MSP430G2553還具有一個10位模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換器?；谶@些資源，滿足整個系統(tǒng)對處理器的要求。

2.2 無線收發(fā)模塊

無線收發(fā)模塊采用臺灣普城公司生產(chǎn)的PT2272／2262芯片進行設(shè)計。PT2262／PT2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，工作電壓范圍為2.6～15V，最多可有12位（A0～A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441地址碼，同一個系統(tǒng)地址碼必須一致，不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分［4］。

無線發(fā)射模塊如圖2所示。門鈴按鈕接在PT2262的數(shù)據(jù)碼輸入端D0，當沒有被按下時，PT2262不接通電源，其第17腳為低電平，微功率RF無線發(fā)射模塊F05V不工作，當有客人按下時，PT2262得電工作，其第17腳輸出由地址碼、數(shù)據(jù)碼和同步碼組成的串行數(shù)據(jù)信號，經(jīng)RF無線發(fā)射模塊F05V以315MHz的高頻信號向周圍空間發(fā)射。

圖2 無線發(fā)射模塊

無線接收模塊如圖3所示。解碼芯片PT2272的解碼有效確認腳VT接MSP430G2533的P1.3引腳。PT2272通過超外差無線接收模塊J05V接收到信號后，其地址碼經(jīng)過2次比較核對后，VT腳才輸出高電平，使P1.3引腳的狀態(tài)由低電平變成高電平產(chǎn)生中斷信號，引起單片機進入門鈴中斷服務(wù)程序。

圖3 無線接收模塊

2.3 DS1302時鐘模塊

系統(tǒng)選用DS1302時鐘芯片來提供準確的時間。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗和帶RAM的實時時鐘電路，可以對年、月、日、周日、時、分、秒計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5～5.5V［5］。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器，本系統(tǒng)利用這些寄存器來實現(xiàn)對時間的調(diào)整。

2.4 OLED顯示模塊

顯示模塊采用0.96寸OLED12832顯示屏模塊，通過SPI接口與MSP430G2553單片機進行通信。OLED12832顯示屏具有高分辨率、大于160°的可視角度、超低功耗、3～5V的寬供電范圍、體積小、操作方便和功能豐富等特點［6］。

2.5 門鈴提示模塊

系統(tǒng)采用聲音、閃光和振動組合4種門鈴提示方式，其電路如圖4所示。分別采用3V揚聲器、LED和手機振動馬達來實現(xiàn)。

圖4 門鈴提示模塊

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

系統(tǒng)程序由時間讀取子程序、顯示子程序、門鈴提示中斷子程序和按鍵處理中斷子程序等組成，主程序流程如圖5所示。

圖5 主程序流程

3.2 按鍵處理中斷子程序

系統(tǒng)采用3個獨立按鍵通過中斷觸發(fā)方式，來實現(xiàn)調(diào)整時間、設(shè)置鬧鈴和關(guān)閉門鈴等功能，所以每個按鍵都是一鍵多義，按鍵處理中斷子程序流程如圖6所示。當K1按鍵被按下時，根據(jù)Flag3的值是不是0來選擇是通過Flag來設(shè)置調(diào)整時間對象（年、月、日、周日、小時、分鐘和秒）還是調(diào)整鬧鈴對象的值加1，都是通過多次按壓變換數(shù)值來實習的；當K2被按下時，根據(jù)Flag的值是不是0選擇通過Flag2來設(shè)置門鈴提示方式還是所調(diào)整時間對象的值加1；當K3被按下時，根據(jù)Flag的值是不是0選擇所調(diào)整時間對象的值減1還是關(guān)閉門鈴及通過Flag3來設(shè)置鬧鈴對象。

圖6 按鍵處理中斷子程序流程

4 結(jié)束語

經(jīng)過不同戶型的現(xiàn)場測試，該手表門鈴已達到設(shè)計要求，不僅能準確顯示時間、修改時間、設(shè)置鬧鈴和設(shè)置門鈴提示方式，還能準確地按照設(shè)置方式進行門鈴提示和關(guān)閉門鈴，實現(xiàn)了將手表和無線門鈴合二為一的功能。此外，具有操作簡單、可靠實用、成本低廉和廣闊的市場前景。

［1］ 洪利，章?lián)P，李世寶.MSP430單片機原理及應(yīng)用實例詳解［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2010.

［2］ 沈建華，楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2008.

［3］ Texes Instuments Incorporated.MSP430x2xx Family User＇s Guide ［EB／OL］.http：／／ www.ti.com.cn.2014-12-30.

［4］ Princeton Technology Corporation.PT2262／PT2272Data Sheet［EB／OL］.http：／／www.princeton.com.tw／.2014-11-25.

［5］ Maxim Integrated.DS1302Trickle-Charge Timekeeping Chip［EB／OL］.http：／／datasheets.maximintegrated.com／en／ds／DS1302.pdf.2015-01-05.

［6］ 信意電子.0.96寸 OLED模塊說明書［EB／OL］.http：／／www.xyoled.com／pd.jsp？id＝25＆＿pp＝0＿304＿13＿－1.2015-01-06.