课程设计（论文）-基于MSP的无线温度光照传感系统.docxVIP

摘要随着科学技术的发展，人们对温度光照的要求越来越高，这样就功耗等方面对光照温度的检测系统提出了新的要求，基于MSP430制作的温度光照传感系统，则能很好的满足生物技术、农业生产、造纸工业、纺织工业等的民用需求，比如公共场所温度以及光照的调控，大棚种植等方面。本文介绍了基于MSP430的温度光照无线传感系统的设计方法与过程，采用C语言到单片机进行编程，配合硬件电路，实现了温度和光照信息的采集、无线传输和显示。关键词：MSP430，温度，光照，无线传输目录第1章背景及要求1-31.1立项背景1-31.2项目要求1-3第2章设计方案2-32.1 总体设计方案2-32.2 微处理器选择方案2-42.2 温度信息采集方案2-62.3 光照信息采集方案2-82.4 无线传输方案2-9第3章硬件电路设计3-103.1 温度采集系统3-103.2 光照采集系统3-103.3 无线传输系统3-11第4章软件设计4-114.1 温度数字信号采集4-114.2 光照信号的模数转换4-164.3 无线发送模块4-184.4 显示模块4-20第5章结果仿真与测试5-214.1 仿真结果5-214.2 测试结果5-224.2.1 测试仪器5-224.2．2 功能描述5-22参考文献5-22背景及要求立项背景现在市场上无线温度传感系统很多，但能同时调控温度和光照并能以一控多的系统却不多，仅有少数环境温度和光照监控系统，大多却只是应用于农业种植的温室控制一个方面，价格昂贵，而且功耗较高。基于MSP430制作的系统，最明显的优势是以一控多，即使用一个终端系统对多个采集点的温度以及光照进行统一控制，操作更加简便。另外，MSP430有较高的处理速度，可以保证了系统运行的高效性。同时，MSP430在降低芯片的电源电压及灵活可控的运行时钟方面都有其独到之处，具有低功耗的特点。由此，基于430的温度和光照控制系统相较于其他系统，有着稳定可靠，操作简单，控制精度高的特点，同时节约能耗。基于MSP430，制作无线控制的恒温及恒光照系统，以满足生物技术、农业生产、造纸工业、纺织工业广泛的等民用需求，比如公共场所温度以及光照的调控，大棚种植等方面。项目要求基于MSP430的温度光照传感系统主要将实现以下功能：实现温度信息的采集、无线传输和显示；实现光照信息的采集、无线传输和显示；设计方案2.1 总体设计方案基于MSP430的无线温度光照传感系统，顾名思义，其核心处理器采用MSP430。而且，不仅仅是将MSP430作为一个连接输入端和输出端的过渡芯片，更重要的是充分利用MSP430的内部资源，提高芯片的利用率。首先，我们将看到的是整个系统的设计结构，如下图所示：图2-1 系统结构上图展示了整个系统的设计思路，主要的模块都已包含。2.2 微处理器选择方案无线温度传感系统使用的核心处理器的可选器件很多，可以胜任的主流处理器有：1．）51系列单片机（如80c51）2．）AVR系列单片机（如ATmega系列）3．）MSP430系列（MSP430x2系列）以下部分，均以80c51，ATmega16以及MSP430x2系列为对象，不再另外注明。选择该系统核心处理器，有以下需要考虑的要素：1．）无线系统，尤其是前端处理器要求低功耗2．）前端要求尽量简洁的系统结构3．）前端要求足够的I/O接口4．）后端处理器要求足够的处理多路数据的能力5．）软件部分的设计基于上述要求并综合考虑，选择MSP430作为核心处理器，理由有以下几点：1．）MSP430是优秀的低功耗器件，由下图可知，MSP430拥有4种低功耗状态。在低功耗状态下，片内电流Icc不超过100uA，甚至达到1uA以下。2．）工作频率意味着更高的处理速度。以下是AVR单片，51单片机以及MSP430单片机的主频能力对比：AVR外部最高频率 16MHz，MSP430外部最高频率 16MHz，实际中51的最高频率也不大于10MHz。所以，可以看出，MSP430能够具有很高的处理速率，但此速率视系统要求而定，不一定要达到最大值。3．）I/O接口是相当重要的部分，80c51系列单片机，具有4组I/O口，其中，3组I/O，AVR单片机拥有4组I/O，并且为双向I/O，MSP430拥有6组I/O口，皆为双向I/O，并为三态输出另外，3种单片机的驱动能力对比如下I max（Voh）I max（Vol）MSP430IOH(max) = -6 mA,IOL(max)= 6 mA,ATmege16IOH = -20 mAIOL = 20 mA,AT89S52IOH = -60 μAIOL = 1.6 mA由于驱动能力涉及到外部I/O接口，从上图我们可以看出，在mA量级上，MSP430用能力提供足够的电流，虽然ATmega可以