基于MSP430F149單片機(jī)的多路無線溫度檢測系統(tǒng)

溫度在人類日常生活中扮演著極其重要的角色，同時(shí)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度檢測具有十分重要的意義。現(xiàn)階段溫度檢測主要是有線定點(diǎn)溫度檢測，其溫度檢測原理為單片機(jī)利用溫度傳感器檢測溫度，并在數(shù)碼管或LCD 上進(jìn)行溫度顯示。同時(shí)由于系統(tǒng)沒有報(bào)警功能，故需要人為來判斷是否需要進(jìn)行升溫或者降溫,這使系統(tǒng)的檢測喪失了實(shí)時(shí)性。另外，在某些環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境，以人工方式直接操作設(shè)置儀表測量溫度也不現(xiàn)實(shí)，因此采用無線方式進(jìn)行溫度檢測尤為必要。

目前有些設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)無線溫度采集，但功耗過高是其最大的缺點(diǎn)。在實(shí)際溫度控制過程中既要求系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性，又需要使系統(tǒng)功耗低及保證溫度的均勻性，因此設(shè)計(jì)一種低功耗的多點(diǎn)無線溫度檢測系統(tǒng)很有意義。本文提出一種采用低功耗單片機(jī)MSP430F149 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的多點(diǎn)無線溫度測量系統(tǒng)，解決了上述問題。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對溫度智能化的檢測，能夠同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)溫度檢測，是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的無線溫度檢測系統(tǒng)。低功耗、實(shí)時(shí)性的無線溫度檢測是該設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)分為下位機(jī)、上位機(jī)和PC 機(jī)三部分。PC 機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的最上層，負(fù)責(zé)對下位機(jī)的控制和管理，并對收集到的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理。由于下位機(jī)無法直接與PC 機(jī)通信，這就需要使用上位機(jī)作為中間媒介。上位機(jī)與下位機(jī)通過無線模塊通信，與PC機(jī)采用有線連接。

　　該設(shè)計(jì)采用MSP430F149 單片機(jī)作為核心控制模塊，其最主要特點(diǎn)為低功耗。MSP430F149 具有雙串口的特點(diǎn)，利用其中的一個(gè)串行口與PC 機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，兩者之間必須通過RS 232 電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)與無線發(fā)射模塊nRF24L01 通訊時(shí)可通過通用I/ O口模擬串口通訊?，F(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的采集是利用NT C100 熱敏電阻和MSP430F149 單片機(jī)部帶有的12 位A/ D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。這里不需要外加ADC，可以簡化電路，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將按鍵作為輸入模塊，用來改變溫度報(bào)警的上下限。由于設(shè)計(jì)要求不需要太多內(nèi)容的顯示，考慮到功耗及性價(jià)比，可以自制一個(gè)簡易段碼液晶用于顯示。下位機(jī)設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)整體構(gòu)成框圖分別如圖1，圖2 所示。

圖1 下位機(jī)設(shè)計(jì)方案

圖2 系統(tǒng)的整體構(gòu)成

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　2. 1 無線通信模塊設(shè)計(jì)

　　nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2. 4~ 2. 5 GHz ISM 頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst 技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。nRF24L01 功耗低，有多種低功率工作模式( 掉電模式和空閑模式) 使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便，圖3 為它的應(yīng)用電路。

圖3 NRF24L01 應(yīng)用電路

　　從單片機(jī)控制的角度來看，只需要將圖3 中左邊的6 個(gè)控制和數(shù)據(jù)信號與單片機(jī)通用I/ O 口相連。