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科技风 2017 年 4 月下基于MSP430f2274 与CC2500 的粮库无线温度监测系统路明伟北京爱朗格瑞科技有限公司 北京 100000摘 要：针对目前粮库温度监测系统布线复杂、维护困难等问题，介绍了一种以单片机 MSP430f2274 为控制核心的低功耗粮库无线温度监测系统，阐述了其工作原理，设计了软硬件系统。系统微处理器采用 MSP430f2274，由无线射频芯片 CC2500 来接发数据，并同时运用 CC2500 内部集成的温度传感器来进行温度采集,不仅节省了成本，更大大提高了可靠性。关键词：MSP430f2274；CC2500；粮库；无线温度监测基于仓储过程中，高水分粮食堆积在一起极易升温发霉，提出一种粮库温度监测和控制的无线解决方案, 采用无线射频芯片 CC2500、MSP430f2274 单片机，并直接利用 CC2500 内部集成的温度传感器进行温度采集，可以大大降低布线以及器件成本、易于维护、提高系统的可靠性，而且 MSP430 单片机与 CC2500的低功耗特性可以大大降低使用成本。1 系统结构设计本系统采用点对多点的结构，由上位机、下位机、PC 管理机组成。系统结构框图如图 1 所示。图 1 系统结构框图1.1 上位机组成模块：MSP430f2274 单片机、CC2500 芯片以及串口转换芯片等。上位机向下位机发送指令，有两种方式：1）轮循发送采集数据命令；2）接收 PC 管理机通过串口发来的命令（包括地址与设定参数等信息），然后发送给相应地址的下位机。上位机接收下位机数据，处理方式也有两种：1）处理后由 LED 显示器进行轮循显示；2）数据通过串行口传送到 PC 机中，由 PC 机管理、存储、显示数据。1.2 下位机组成模块：无线射频芯片 CC2500、MSP430f2274 单片机、LED显示模块，键盘和温控设备等。CC2500 内部集成温度传感器，可实现 - 40~ +80℃范围的温度采集。由单片机处理后的采集温度数据，通过 CC2500 发送给上位机。下位机安装在各个粮仓以便测量粮仓的温度，把采集的数据通过无线方式传送到上位机。键盘设置下位机地址，LED显示设置地址，实时显示温度。1.3 PC 管理机PC 机通过串口与上位机连接。PC 机发送采集数据的命令给上位机，上位机然后传送给下位机，下位机应答以后将数据通过上位机再传送给 PC 机，PC 机接收到数据后对数据进行存储和处理，并对下位机地址进行管理。2 系统硬件设计2.1 主控芯片MSP430f2274 单片机是 16 位单片机，该单片机可用电池供电。其内部集成有 12 位 A/D转换器、硬件乘法器、定时器、比较器等模块。2.2 CC2500 无线模块与温度采集模块CC2500 芯片通过引脚输出通知 MCU。CC2500 自带的WOR 功能保证芯片在深度睡眠时周期性苏醒, 以便探听周围是否有信号,整个过程 CPU不需中断。2.3 上位机与 PC 管理机的串行通信模块在本系统的上位机设计了一个串口与 PC 管理机进行通讯，通过 MAX3221 芯片与 MSP430f2274 构成的电路中实现了与微机的串行通信。由于 MSP430f2274 具有片内 UART，所以实现串口通信相当容易。单片机与上位机进行通信的接口电平需要进行转换，因为其接口电平不同。串口通信电路的设计方案采用 PC 机的 RS232 接口电平与 MAX3221 实现单片机的 TTL 电平的转换。3 系统软件设计本系统软件设计有三部分组成：上位机、下位机、PC 机管理的软件设计。1）上位机软件的功能是初始化 MCU 以及 CC2500 无线模块，请求读取数据，通过串口接收 PC 机命令（包含下位机地址与设定参数等信息）或者通过无线模块接收下位机采集的数据，然后判断是否收到数据，验证数据解码正确后，并通过无线模块发送给对应地址的下位机，或对从下位机接收的数据传给 PC机以进行轮循显示，起到中转站的作用。2）下位机软件的功能是初始化 MCU 以及 CC2500 无线模块，采集粮库的温度数据，判断是否收到上位机发来的数据，并进行校验，数据正确后发出应答信号，将上位机发送的数据与刚刚采集的温度数据进行比较，若差值的绝对值超过阈值，则控制温控设备动作，再与设定参数进行比较，以达到所要求温度。数据从采集到发送过程：下位机每隔 1min 查询一次粮库的当前温度，与上位机上次接收的数据对比，当不同时，则对数据进行转换、打包，并通过 I/O 口发送给无线收发模块，然后无线收发模块再发送给上位机。数据的显示过程：将数据转换成 BCD 码后传到 LED显示器，LED显示数据。3）PC管理机软件用 VC++6.0 进行开发，主要功能包括：系统初始化：系统主界面及温度数据显示；数据查询：查询检测点的历史数据；显示曲线：显示温度监测点的温度曲线；参数设定：设定温度监测点的最佳温度参数；温度检测：查询温度检测点的实时数据；存储打。捍娲⒑痛蛴∥露燃觳獾愕睦肥。4 结语本文提出了一种基于无线射频芯片 CC2500 和MSP430f2274单片机粮库低功耗无线温度监测系统, 可实现同时对多点温度的采集并进行无线传输，克服了有线监测系统线路多、布线复杂、维护困难等缺点，提高了粮库温度监测管理的效率。参考文献：[1] 沈建华,杨艳琴,翟晓曙.MSP430 系列 16 位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社. 2004.[2] TexasInstruments. CC2500[ EB/OL].2010- 02- 15.[3] 郑长征.基于 nRF905 的粮库无线测温系统[J].微计算机信息,2007,(23):284- 285..[4] 毛哲.谢兆鸿,等.粮情智能测控系统的研制[J].微计算机信息,2003,(6):39- 40.科技创新DOI:10.19392/j.cnki.1671- 7341.2017080034