基于MSP430的糧倉無線溫濕度監控系統的設計

◆王艷玲 付海燕

（齊魯理工學院 濟南 250200）

基于MSP430的糧倉無線溫濕度監控系統的設計

◆王艷玲 付海燕

（齊魯理工學院 濟南 250200）

以MSP430F149單片機為核心，以AM2301為溫濕度傳感器的糧倉溫濕度監測系統，采用NFR24L01無線模塊進行通信。系統將AM2301溫濕度傳感器采集到的溫濕度值通過A/D轉換和無線通信顯示在上位機的LCD上，同時，根據溫濕度值的大小，產生相應的控制信號，從而實現溫濕度的調節。該系統具有電路結構簡單、實時性強、精度高等特點。

MSP430F149；AM2301；溫濕度傳感器

0 引言

糧食安全事關國民經濟發展和社會穩定全局，是建設和諧社會的基礎，存儲大量的糧食對穩定國民經濟的發展起到至關重要的作用。在糧食存儲過程中，溫度和濕度是兩個重要的控制指標，直接影響糧食的存儲質量。傳統的糧倉監控系統中糧倉與監控中心大多采用有線連接的數據通信方式，使得系統的抗干擾性差、連線繁多、擴展困難。為了能準確、及時、可靠地獲得糧倉溫濕度信息并實時地根據糧倉環境做出相應的應對措施，本文提出了一種基于NRF24L01無線通信模塊的無線糧倉溫濕度監測系統。該系統的主要特點是：使用AM2301溫濕度一體的數字傳感器對糧倉溫濕度進行監測，并以NRF24L01無線通信模作為系統通信的主要手段，完成糧倉采樣點溫濕度信息與上位機的信息傳輸。

1 系統硬件設計方案

該系統主要分為三個子模塊，分別是信息采集模塊、數據處理模塊、實時監測和顯示模塊。三個模塊通力協調工作，實現溫濕度的實時、準確、便捷的智能無線監測。

下位機以MSP430F149為核心，以AM2301溫濕度一體的數字傳感器對糧倉溫濕度信息進行采集，以NFR24L01無線模塊為主要通信手段，將其所監測到的溫度信息通過無線通信設備傳輸到數據處理模塊，數據中央處理模塊將會對收集到的所有溫度信息進行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數據信息顯示到顯示模塊和監測系統的監測計算機上。監測計算機對接收到的數據信息進行二次處理分析，當處理所得數據結果超高設定的極限值時，監測計算機就會發出警示信號。其硬件結構框圖如圖1所示：

圖1 （a） 下位機框圖

圖1 （b） 上位機框圖

上位機以NFR24L01無線模塊為主要通信手段接收下位機傳來的溫濕度信息，采用LCD12864作為顯示模塊，用于顯示糧倉的溫濕度值及其是否超過糧倉溫濕度要求上限值。若溫濕度過高，發出報警信號并開啟風扇進行降溫除濕，通過紅外遙控器實現對風扇、報警器的開關、溫濕度上限值的設定、數據的接收和發送控制。并且可以通過藍牙模塊實現單片機與基于安卓系統的手機或平板電腦的數據傳輸，從而實現用手機或平板電腦對該系統的控制。

2 系統軟件設計

根據糧食的儲藏條件，我國氣候條件和目前倉庫的管理水平，通常規定糧倉溫度不超過20°C，濕度不超過30%RH[2]。程序設計的關鍵是下位機采集的溫濕度信息能通過NRF24L01無線通信模塊準確的傳輸到上位機。上位機通過紅外遙控由遙控器發出信號傳輸指令，下位機接收到信號傳輸指令后，把下位機采集到的糧倉溫濕度信息傳輸到上位機中，上位機接收到溫濕度信息后與設定值進行比較并在LCD12864液晶顯示器上顯示出來，若超過預定值則驅動報警電路報警，并通過繼電器打開風機對糧倉進行降溫除濕。

其流程圖如圖2所示：

圖2 （a）下位機程序流程圖

圖2 （b） 上位機程序流程圖

3 結語

本文以低成本、低功耗為目標，設計基于MPS430單片機的糧倉溫濕度檢測系統，該系統結構簡單，實時性強，精度高，且易于擴展，整個系統能夠滿足長時間糧倉溫濕度監測的需求，在實際中有很好的應用價值。

[1]張毅剛.單片機原理及應用（C51編程+Proteus仿真）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]田素貞，屈芳升.基于單片機的糧倉溫濕度監測系統的設計與研究[J]．河南科學，2012.

[3]李全利.單片機原理及應用技術[M].北京：高等教育出版社，2004．

[4]王明明，王志霖.基于MPS430的實用糧倉溫濕度檢測系統[J].現代電子技術，2012.

本文系山東省教育科學研究2015年度立項課題：基于創新與實踐能力培養的應用人才培養模式研究--以電子信息類專業為例（課題號：15SC201）研究成果之一。