针对目前我军侦察分队和射击指挥分队野外训练时，各种目标设置、显示费时费力、安全隐患大等诸多问题，本文提出基于MSP430F149单片机设计目标指示器，以满足部队野外训练时快速设置目标，并能根据不同的战术需要灵活显示目标和根据不同的射击法则显示炸点等，较好地解决部队野外训练的急需。
目标指示器的功能
根据需要，目标指示器以灯光、烟火等方式显示目标或炸点。每个指示器可以模拟显示如机枪火力点、坦克火力点、**阵地等n类性质的目标，同时带有m个炸点显示器。目标指示器主要完成GPS模块的数据采集、执行灯光显示和烟火显示等任务。
目标指示器硬件设计
硬件设计方案
目标指示器的设计是以单片机为核心的，集灯光显示、烟火显示、目标位置显示等功能于一体的显控装置。设计的关键点包括：①要保证所设计的装置能适应环境的要求；②尽量降低单片机系统的功耗，使系统能长时间正常运行；③所设计出的软硬件必须能实现强大的功能，稳定可靠地运行，准确地完成控制命令的执行以及通讯等功能；④装置必须具备可操作和可维护性；⑤在此基础上还要考虑实现此装置的经济成本。
目标指示器主要用于实现目标显示功能，其显示形式包括灯光、烟火或爆音，它由控制芯片、带有自组网的无线模块、GPS定位模块、灯光显示模块、烟火显示模块及电源模块等组成，如图1所示。
图1 目标指示器硬件组成图
目标指示器的核心是一个MSP430F149微处理器，利用处理器自身带有的丰富的外围模块以及少量的外部芯片实现各种功能，它通过无线传输模块接收来自主控站发射的控制指令，经过控制电路转化为相应的控制信号。灯光显示模块由来自主控站的控制信号实施多种模式的灯光显示方式（包括等时间间隔显示、不同颜色灯光轮流显示等），烟火显示模块则通过高低电平信号点燃或爆炸进行显示，GPS定位模块则实时向主控站提供各个目标的地理坐标和高程。电源模块则提供目标指示器所需的电压。
微处理器简介
目标指示器硬件部分的控制核心使用TI公司的16位高性能的MSP430F149单片机，用来控制指示器各个部分的工作。MSP430F149是超低功耗Flash型16位单片机，特别适合于电池供电场合或手持设备，具有如下特点：
①功耗低：2.2V时钟频率1MHz时，活动模式为200µA；关闭模式时仅为0.1µA，且具有5种节能工作方式；
②高效16位RISC-CPU：27条指令、8MHz时钟频率时，指令周期时间为125ns，绝大多数指令在一个时钟周期完成；32kHz时钟频率时，16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MHz时钟频率时的执行速度；
③低电压供电、宽工作电压范围：1.8V～3.6V；
④灵活的时钟系统：两个外部时钟和一个内部时钟；
⑤低时钟频率可实现高速通信；
⑥具有串行在线编程能力；
⑦强大的中断功能；
⑧唤醒时间短，从低功耗模式下唤醒仅需6µs；
⑨ESD保护，抗干扰力强；
⑩运行环境温度范围为-40℃～+85ºC，适用于工业环境。
目标指示器电路设计
电源电路设计
（1）技术要求
• MSP430F149单片机电源电压范围：3.3V；
• GPS定位模块的电源电压范围：1.8V；
• 发光二极管驱动芯片MC1413电源电压：12V；
• 无线数传模块的电源电压范围：9V。
（2）设计要点
①便于携带，供电方便。该指示器是为了满足部队在野战条件下作战和训练的使用，必须要能方便携带，因此采用单节锂电池供电，电压为12V。
②同时为主芯片和外围器件供电。主芯片供电电压为3.3V，GPS供电为1.8V，发射机供电为9V，因此电源电路应能同时输出3.3V和1.8V、9V电压。
③满足低功耗需要。指示器采用电池供电，在野战条件下使用，必须要能够满足使用的时间要求，因此指示器的功耗就要很低。
（3）电路设计
根据指示器对电源的要求，MSP430F149单片机采用Alpha公司的AS1117-3.3三端稳压模块，GPS采用AS1117-1.8三端稳压模块。AS1117系列芯片是常用的电压转换芯片，其特点是：外形小巧，价格便宜；电流驱动能力强，AS1117的最大输出电流为800mA，能够满足指示器要求。发射机采用7809三端稳压模块，电源电路如图2所示。
图2 电源电路图
复位电路设计
指示器复位电路的设计一定要使指示器能够充分复位，在各种复杂情况下稳定可靠地工作。MSP430F149有一RST复位管脚，它与不可屏蔽中断功能管脚复用，可由软件选择其功能，正常情况下为复位功能。指示器采用外接芯片复位的方法，在复位脚上连接复位芯片STM811，具体电路见图5目标指示器核心电路中的STM811电路所示。MSP430F149单片机要求在复位管脚上获得1.1V～1.5V的复位电压（系统电源电压为3.3V），复位电压持续的时间最小为2µs。当管脚RST/NMI上的电压到达Vmin（1.1V）时，系统进入复位状态。当电压上升到VPOR （1.5V）后系统退出复位状态。 |
楼主
标题置顶
标题高亮
