基于MSP430無線照度計節(jié)點的設計

　　2.2 無線通信功能模塊設計

　　在MSP430G2553單片機完成對光照的強度采集之后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給無線通信模塊由其通過無線方式發(fā)送給監(jiān)控中心。NFR24L01無線通信模塊具有發(fā)射、接收、待機和掉電四種模式。在收發(fā)模式下，通常采用增強型ShockBurstTM發(fā)送方式。單片機將采集到的光照強度信息送入NFR24L01片內(nèi)的FIFO(先入先出)堆棧區(qū)，再通過天線高速發(fā)射出去。采用這種方式，可以單片機低速數(shù)據(jù)傳輸速率和射頻設備高速發(fā)射間的沖突，所有與射頻協(xié)議相關的高速信號處理都由NFR24L01完成。單片機對NFR24L01模塊控制流程圖如圖8所示。

　　NFR24L01在待機模式下功耗較低，而且采集的數(shù)據(jù)也并不需要實時連續(xù)發(fā)射，因此在該模塊的設計中也盡量考慮將低功耗特點融入其中。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)射時，將CPU設置為休眠模式，NFR24L01芯片處于待機模式，直到有數(shù)據(jù)需要發(fā)送再喚醒這兩片芯片，進行數(shù)據(jù)的無線傳輸。

　　3 系統(tǒng)測試

　　測試環(huán)境選擇為圖書館閱覽室大廳，時間選擇為下午5點至6點之間。黃昏時分，光照強度變化較為明顯，同時圖書館閱覽室大廳面積將近200平米，各處采光情況不等，便于模擬室內(nèi)大面積光照強度測試要求。在測試過程中，不啟用人工照明情況下，選擇六個測試點，分別放置六個無線照度計節(jié)點，對各點光照強度情況進行測量。各節(jié)點按設計要求，每隔2分鐘測試一次，并將測試結果通過跳頻通信方式發(fā)送給監(jiān)控中心，測試結果如圖9所示。

　　從測試結果來看，整個無線照度計系統(tǒng)能測量各測量點照度的變化情況，并能將數(shù)據(jù)完整傳輸給監(jiān)測中心，雖然部分采樣點存在波動情況，但仍能反應光照變化趨勢。在后期的實驗中，對無線照度計動態(tài)測量范圍進行了相關測試，采用可調(diào)光源照明情況下，照度計能進行連續(xù)測量，同時示數(shù)成線性變化趨勢。

　　4 結語

　　基于無線傳感器網(wǎng)絡技術概念，本文設計了一套無線照度計節(jié)點。該節(jié)點采用Mircosemi公司的LX1971作為可見光傳感器，采用TI公司的MSP430G2553作為核心控制器，采用Nordic Semiconductor公司的nRF24L01芯片構成無線數(shù)據(jù)通信模塊。經(jīng)測試表明，該無線照度節(jié)點能完成對室內(nèi)環(huán)境光照強度的監(jiān)測工作，并具有體積小、功耗低、測量準確等優(yōu)點，達到設計和使用要求。

　　參考文獻：
　　[1] 李靜秋，李載峰. 一種低功耗便攜式照度計[J]. 長春工業(yè)大學學報(自然科學版)，2013(8)412-415.
　　[2] 范坤坤，施偉斌等. 無線照度計設計[J]. 傳感器與微系統(tǒng)，2014(3)66-69.
　　[3] LX1971 Wide Range Visible Light Sensor Production Data Sheet[EB/OL].http://www.microsemi.com/existing-parts/parts/46772
　　[4] 民用建筑照明設計標準, GBJ133-90[S].
　　[5] MSP430G2x53, MSP430G2x13 Mixed Signal Microcontroller Datasheet[EB/OL]. http://www.ti.com/product/msp430g2553?keyMatch=msp430g2553&tisearch=Search-EN
　　[6] MSP430x2xx Family User's Guide[EB/OL]. http://www.ti.com/product/msp430g2553?keyMatch=msp430g2553&tisearch=Search-EN
　　[7] nRF24L01 Single Chip 2.4GHz Transceiver Preliminary Product Specification[EB/OL]. http://www.nordicsemi.com/eng/Products/2.4GHz-RF/nRF24L01