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        基于MSP430f2274與CC2500的糧庫(kù)無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        2017-10-21 13:43:15路明偉
        科技風(fēng) 2017年8期
        關(guān)鍵詞:糧庫(kù)

        路明偉

        摘 要:針對(duì)目前糧庫(kù)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線(xiàn)復(fù)雜、維護(hù)困難等問(wèn)題,介紹了一種以單片機(jī)MSP430f2274為控制核心的低功耗糧庫(kù)無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),闡述了其工作原理,設(shè)計(jì)了軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)微處理器采用MSP430f2274,由無(wú)線(xiàn)射頻芯片CC2500來(lái)接發(fā)數(shù)據(jù),并同時(shí)運(yùn)用CC2500內(nèi)部集成的溫度傳感器來(lái)進(jìn)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(kù);無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)

        基于倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)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(kù)溫度監(jiān)測(cè)和控制的無(wú)線(xiàn)解決方案,采用無(wú)線(xiàn)射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機(jī),并直接利用CC2500內(nèi)部集成的溫度傳感器進(jìn)行溫度采集,可以大大降低布線(xiàn)以及器件成本、易于維護(hù)、提高系統(tǒng)的可靠性,而且MSP430單片機(jī)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(jì)

        本系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu),由上位機(jī)、下位機(jī)、PC管理機(jī)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

        1.1 上位機(jī)

        組成模塊:MSP430f2274單片機(jī)、CC2500芯片以及串口轉(zhuǎn)換芯片等。上位機(jī)向下位機(jī)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(jī)通過(guò)串口發(fā)來(lái)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(jī)。上位機(jī)接收下位機(jī)數(shù)據(jù),處理方式也有兩種:1)處理后由LED顯示器進(jìn)行輪循顯示;2)數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送到PC機(jī)中,由PC機(jī)管理、存儲(chǔ)、顯示數(shù)據(jù)。

        1.2 下位機(jī)

        組成模塊:無(wú)線(xiàn)射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機(jī)、LED顯示模塊,鍵盤(pán)和溫控設(shè)備等。CC2500內(nèi)部集成溫度傳感器,可實(shí)現(xiàn)-40~ +80℃范圍的溫度采集。由單片機(jī)處理后的采集溫度數(shù)據(jù),通過(guò)CC2500發(fā)送給上位機(jī)。下位機(jī)安裝在各個(gè)糧倉(cāng)以便測(cè)量糧倉(cāng)的溫度,把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳送到上位機(jī)。鍵盤(pán)設(shè)置下位機(jī)地址,LED顯示設(shè)置地址,實(shí)時(shí)顯示溫度。

        1.3 PC管理機(jī)

        PC機(jī)通過(guò)串口與上位機(jī)連接。PC機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)的命令給上位機(jī),上位機(jī)然后傳送給下位機(jī),下位機(jī)應(yīng)答以后將數(shù)據(jù)通過(guò)上位機(jī)再傳送給PC機(jī),PC機(jī)接收到數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理,并對(duì)下位機(jī)地址進(jìn)行管理。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        2.1 主控芯片

        MSP430f2274單片機(jī)是16位單片機(jī),該單片機(jī)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(shí)器、比較器等模塊。

        2.2 CC2500無(wú)線(xiàn)模塊與溫度采集模塊

        CC2500芯片通過(guò)引腳輸出通知MCU。CC2500自帶的WOR功能保證芯片在深度睡眠時(shí)周期性蘇醒, 以便探聽(tīng)周?chē)欠裼行盘?hào),整個(gè)過(guò)程CPU不需中斷。

        2.3 上位機(jī)與PC管理機(jī)的串行通信模塊

        在本系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)串口與PC管理機(jī)進(jìn)行通訊,通過(guò)MAX3221芯片與MSP430f2274構(gòu)成的電路中實(shí)現(xiàn)了與微機(jī)的串行通信。由于MSP430f2274具有片內(nèi)UART,所以實(shí)現(xiàn)串口通信相當(dāng)容易。單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信的接口電平需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換,因?yàn)槠浣涌陔娖讲煌?。串口通信電路的設(shè)計(jì)方案采用PC機(jī)的RS232接口電平與MAX3221實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平的轉(zhuǎn)換。

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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

        1)上位機(jī)軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無(wú)線(xiàn)模塊,請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù),通過(guò)串口接收PC機(jī)命令(包含下位機(jī)地址與設(shè)定參數(shù)等信息)或者通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊接收下位機(jī)采集的數(shù)據(jù),然后判斷是否收到數(shù)據(jù),驗(yàn)證數(shù)據(jù)解碼正確后,并通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送給對(duì)應(yīng)地址的下位機(jī),或?qū)南挛粰C(jī)接收的數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)以進(jìn)行輪循顯示,起到中轉(zhuǎn)站的作用。

        2)下位機(jī)軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無(wú)線(xiàn)模塊,采集糧庫(kù)的溫度數(shù)據(jù),判斷是否收到上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù),并進(jìn)行校驗(yàn),數(shù)據(jù)正確后發(fā)出應(yīng)答信號(hào),將上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與剛剛采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,若差值的絕對(duì)值超過(guò)閾值,則控制溫控設(shè)備動(dòng)作,再與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較,以達(dá)到所要求溫度。數(shù)據(jù)從采集到發(fā)送過(guò)程:下位機(jī)每隔1min查詢(xún)一次糧庫(kù)的當(dāng)前溫度,與上位機(jī)上次接收的數(shù)據(jù)對(duì)比,當(dāng)不同時(shí),則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、打包,并通過(guò)I/O口發(fā)送給無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊,然后無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊再發(fā)送給上位機(jī)。數(shù)據(jù)的顯示過(guò)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(jī)軟件用VC++6.0進(jìn)行開(kāi)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(xún):查詢(xún)檢測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù);顯示曲線(xiàn):顯示溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度曲線(xiàn);參數(shù)設(shè)定:設(shè)定溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最佳溫度參數(shù);溫度檢測(cè):查詢(xún)溫度檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);存儲(chǔ)打印:存儲(chǔ)和打印溫度檢測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文提出了一種基于無(wú)線(xiàn)射頻芯片CC2500和MSP430f2274單片機(jī)糧庫(kù)低功耗無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多點(diǎn)溫度的采集并進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸,克服了有線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線(xiàn)路多、布線(xiàn)復(fù)雜、維護(hù)困難等缺點(diǎn),提高了糧庫(kù)溫度監(jiān)測(cè)管理的效率。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 沈建華,楊艷琴,翟曉曙.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)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(zhǎng)征.基于nRF905的糧庫(kù)無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,(23):284-285..

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

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