基于MSP430F149的无线环境监测传感器系统设计

基于MSP430F149的无线环境监测传感器系统设计

　　数据通信模块

无线通信模块采用挪威Nordic 公司研制的nRF401 无线收发器件, nRF401 可工作在433.92MHz/434.33 MHz ISM频段。它采用FSK 调制解调技术, 抗干扰能力强, 并采用PLL 频率合成技术, 频率稳定性好, 发射功率可达10dB, 接收灵敏度达-105dB, 数据传输速率可达20 kb/s, 工作电压范围为+3V～5V。nRF401 无线收发器外围电路简单,并可直接与单片机串口连接, 设计中工作频率锁定在434.33 MHz。

　　nRF401 的ANT1 和ANT2 引脚分别是接收时低噪声接收放大器LNA 的输入, 以及发送时发射功率放大器( PA) 的输出。天线可以以差分方式连接到nRF401, 一个50 Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401, 目前实际应用中距离可达300 m 左右。

　　本系统用RS232 串口实现PC 机与传感器系统间的串行通信, 利用MAX3232 进行驱动。

　　电源模块

　　系统采用3节5号电池供电, 利用LT1962、LT1761、LTC3459ES6 电源器件为单片机、传感器等提供合适的工作电压。

系统软件设计

　　单片机测控软件设计

　　测控程序利用MSP430 系列单片机配套的开发环境IAR Embedded Workbench 开发, 它同时支持汇编语言和C 语言编写。本系统采用C 语言来开发测控程序, 利用MSP430 系列单片机的JTAG 接口,通过TI 公司所带的仿真器FET 可以方便的进行程序调试和代码下载。所有程序采用模块化设计, 主流程如图6 所示。

　　上位机软件设计

　　上位机控制软件使用VC++6.0 和Access2002进行编程设计, 按其功能主要分为数据处理模块和数据库模块, 如图7。

　　数据处理模块主要完成数据的屏幕显示、报表的打印输出等功能。数据库模块主要实现数据记录的查询、统计、删除、打印等功能。数据库提供了多种约束条件进行快速查询, 如按时间段查询、传感器类型查询、测控机查询等, 统计数据可以表格、动态曲线、直方图等形式显示。

结束语

　　本系统实现了计算机在有线系统不能或者难以控制受控对象的场合( 特别是恶劣环境下的作业现场) 下, 对传感器系统采集数据的实时无线监测。系统具有较低的功耗, 能在各种环境下进行数据的采集与处理。