低功耗的多点无线温度检测系统设计方案

低功耗的多点无线温度检测系统设计方案

　　从单片机控制的角度来看，只需要将图3中左边的6个控制和数据信号与单片机通用I/O口相连。

　　2.2 温度采集电路

　　为了使整个系统的功耗更低，采用低功耗的热敏电阻NTC100和MSP430149内部自带的12位A/D转换器实现温度的采集功能。其理论分析与计算电阻值和温度变化之间的关系。

　　式中：RT为温度T(单位：K)时的NTC热敏电阻阻值;RN为额定温度TN(单位：K)时的NTC热敏电阻阻值;T为规定温度(单位：K);B为NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。

　　常温环境中，温度为28℃，换算成开氏温度为273.15+28=301.15 K。通过多次测28℃及30℃环境下的数据，如表1所示，取平均值，尽量减小误差，算得B值。

　　通过式(1)可得，将T，TN都转化成开尔文温度进行计算得B=4 064.34。经过比较发现，求得的阻值与测得的阻值很相近。

　　图4为温度采集模块，其中R1为热敏电阻，R3为200 kΩ电阻，R2为0～20 kΩ的可调电阻，用来调整温度计的准确性。U0为检测到的电压，将U0接到单片机管脚，通过A/D转换，将得到的电压值转换成温度值，在LCD上显示出来。

　　2.3 显示模块

　　本次设计采用自制的16位段码液晶进行显示。利用液晶驱动IC(HT1621)以及配套的液晶LCD玻璃片，自制16位段码液晶。另外，驱动IC上装有两种频率的蜂鸣驱动电路，可以实现报警功能。

　　2.4 串口通信模块

　　在温度采集过程中，由于系统随时需要将采集到的温度数值通过PC机上的VC界面进行显示，因此需要在PC机和单片机之间进行相互通信。由于PC机的RS 232电平与单片机的TTL电平不同，因此用MAX3232芯片实现电平的相互转换，这样就可以实现单片机与PC机之间的相互通信。

　　3 软件设计

　　系统的软件设计采用模块化设计方法。下位机利用定时中断发送温度数据，利用端口中断设置温度报警的上下限，其他时间处于低功耗模式3的状态下，这样可以大大降低功耗。上位机利用接收中断接收数据，并且利用MAX3232与PC机通信。

　　NTC热敏电阻的主要缺点是热电特性的非线性现象严重，本次设计采用查表法对NTC热敏电阻进行线性化。线性插值法软件流程如图5所示。

　　图5中，0，R1，R2，…，RK是曲线上横坐标取值;0，T1，T2，…，TK是其对应的纵坐标。K的取值可根据所需温度精度确定。温度T的表达式为：

　　5 结语

　　本文描述了基于MSP430单片机的无线温度控制系统的软、硬件设计。通过调试证明系统运行正常，各项指标均能达到设计要求。整个系统集成度高，功耗低，温度采集和无线传输速度快，误码低，且具有体积小，重量轻，可靠性高，易于控制和使用灵活等优点，因而性价比极高。

　　本次设计的温度精度为0.5℃，可以根据实际需求进一步提高精度;基站为了实现断电存储，可以将数据存储于单片机的FLASH中，上电时单片机从FLASH中取出所需的数值进行显示。