基于MSP430f2274與CC2500的糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)

路明偉

摘 要：針對目前糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)布線復(fù)雜、維護困難等問題，介紹了一種以單片機MSP430f2274為控制核心的低功耗糧庫無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，闡述了其工作原理，設(shè)計了軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)微處理器采用MSP430f2274，由無線射頻芯片CC2500來接發(fā)數(shù)據(jù)，并同時運用CC2500內(nèi)部集成的溫度傳感器來進行溫度采集，不僅節(jié)省了成本，更大大提高了可靠性。

關(guān)鍵詞：MSP430f2274；CC2500；糧庫；無線溫度監(jiān)測

基于倉儲過程中，高水分糧食堆積在一起極易升溫發(fā)霉，提出一種糧庫溫度監(jiān)測和控制的無線解決方案，采用無線射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機，并直接利用CC2500內(nèi)部集成的溫度傳感器進行溫度采集，可以大大降低布線以及器件成本、易于維護、提高系統(tǒng)的可靠性，而且MSP430單片機與CC2500的低功耗特性可以大大降低使用成本。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)采用點對多點的結(jié)構(gòu)，由上位機、下位機、PC管理機組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 上位機

組成模塊：MSP430f2274單片機、CC2500芯片以及串口轉(zhuǎn)換芯片等。上位機向下位機發(fā)送指令，有兩種方式：1）輪循發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令；2）接收PC管理機通過串口發(fā)來的命令（包括地址與設(shè)定參數(shù)等信息），然后發(fā)送給相應(yīng)地址的下位機。上位機接收下位機數(shù)據(jù)，處理方式也有兩種：1）處理后由LED顯示器進行輪循顯示；2）數(shù)據(jù)通過串行口傳送到PC機中，由PC機管理、存儲、顯示數(shù)據(jù)。

1.2 下位機

組成模塊：無線射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機、LED顯示模塊，鍵盤和溫控設(shè)備等。CC2500內(nèi)部集成溫度傳感器，可實現(xiàn)-40～ +80℃范圍的溫度采集。由單片機處理后的采集溫度數(shù)據(jù)，通過CC2500發(fā)送給上位機。下位機安裝在各個糧倉以便測量糧倉的溫度，把采集的數(shù)據(jù)通過無線方式傳送到上位機。鍵盤設(shè)置下位機地址，LED顯示設(shè)置地址，實時顯示溫度。

1.3 PC管理機

PC機通過串口與上位機連接。PC機發(fā)送采集數(shù)據(jù)的命令給上位機，上位機然后傳送給下位機，下位機應(yīng)答以后將數(shù)據(jù)通過上位機再傳送給PC機，PC機接收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行存儲和處理，并對下位機地址進行管理。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 主控芯片

MSP430f2274單片機是16位單片機，該單片機可用電池供電。其內(nèi)部集成有12位A/D轉(zhuǎn)換器、硬件乘法器、定時器、比較器等模塊。

2.2 CC2500無線模塊與溫度采集模塊

CC2500芯片通過引腳輸出通知MCU。CC2500自帶的WOR功能保證芯片在深度睡眠時周期性蘇醒， 以便探聽周圍是否有信號，整個過程CPU不需中斷。

2.3 上位機與PC管理機的串行通信模塊

在本系統(tǒng)的上位機設(shè)計了一個串口與PC管理機進行通訊，通過MAX3221芯片與MSP430f2274構(gòu)成的電路中實現(xiàn)了與微機的串行通信。由于MSP430f2274具有片內(nèi)UART，所以實現(xiàn)串口通信相當容易。單片機與上位機進行通信的接口電平需要進行轉(zhuǎn)換，因為其接口電平不同。串口通信電路的設(shè)計方案采用PC機的RS232接口電平與MAX3221實現(xiàn)單片機的TTL電平的轉(zhuǎn)換。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件設(shè)計有三部分組成：上位機、下位機、PC機管理的軟件設(shè)計。

1）上位機軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無線模塊，請求讀取數(shù)據(jù)，通過串口接收PC機命令（包含下位機地址與設(shè)定參數(shù)等信息）或者通過無線模塊接收下位機采集的數(shù)據(jù)，然后判斷是否收到數(shù)據(jù)，驗證數(shù)據(jù)解碼正確后，并通過無線模塊發(fā)送給對應(yīng)地址的下位機，或?qū)南挛粰C接收的數(shù)據(jù)傳給PC機以進行輪循顯示，起到中轉(zhuǎn)站的作用。

2）下位機軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無線模塊，采集糧庫的溫度數(shù)據(jù)，判斷是否收到上位機發(fā)來的數(shù)據(jù)，并進行校驗，數(shù)據(jù)正確后發(fā)出應(yīng)答信號，將上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)與剛剛采集的溫度數(shù)據(jù)進行比較，若差值的絕對值超過閾值，則控制溫控設(shè)備動作，再與設(shè)定參數(shù)進行比較，以達到所要求溫度。數(shù)據(jù)從采集到發(fā)送過程：下位機每隔1min查詢一次糧庫的當前溫度，與上位機上次接收的數(shù)據(jù)對比，當不同時，則對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、打包，并通過I/O口發(fā)送給無線收發(fā)模塊，然后無線收發(fā)模塊再發(fā)送給上位機。數(shù)據(jù)的顯示過程：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼后傳到LED顯示器，LED 顯示數(shù)據(jù)。

3）PC管理機軟件用VC++6.0進行開發(fā)，主要功能包括：系統(tǒng)初始化：系統(tǒng)主界面及溫度數(shù)據(jù)顯示；數(shù)據(jù)查詢：查詢檢測點的歷史數(shù)據(jù)；顯示曲線：顯示溫度監(jiān)測點的溫度曲線；參數(shù)設(shè)定：設(shè)定溫度監(jiān)測點的最佳溫度參數(shù)；溫度檢測：查詢溫度檢測點的實時數(shù)據(jù)；存儲打印：存儲和打印溫度檢測點的歷史數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

本文提出了一種基于無線射頻芯片CC2500和MSP430f2274單片機糧庫低功耗無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)同時對多點溫度的采集并進行無線傳輸，克服了有線監(jiān)測系統(tǒng)線路多、布線復(fù)雜、維護困難等缺點，提高了糧庫溫度監(jiān)測管理的效率。

參考文獻：

[1] 沈建華，楊艷琴，翟曉曙.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社. 2004.

[2] Texas Instruments. CC2500[ EB/OL].2010-02-15.

[3] 鄭長征.基于nRF905的糧庫無線測溫系統(tǒng)[J].微計算機信息，2007，（23）：284-285..

[4] 毛哲.謝兆鴻，等.糧情智能測控系統(tǒng)的研制[J].微計算機信息，2003，（6）：39-40.