基于MSP430f2274與CC2500的糧庫無線溫度監測系統

路明偉

摘 要：針對目前糧庫溫度監測系統布線復雜、維護困難等問題，介紹了一種以單片機MSP430f2274為控制核心的低功耗糧庫無線溫度監測系統，闡述了其工作原理，設計了軟硬件系統。系統微處理器采用MSP430f2274，由無線射頻芯片CC2500來接發數據，并同時運用CC2500內部集成的溫度傳感器來進行溫度采集，不僅節省了成本，更大大提高了可靠性。

關鍵詞：MSP430f2274；CC2500；糧庫；無線溫度監測

基于倉儲過程中，高水分糧食堆積在一起極易升溫發霉，提出一種糧庫溫度監測和控制的無線解決方案，采用無線射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機，并直接利用CC2500內部集成的溫度傳感器進行溫度采集，可以大大降低布線以及器件成本、易于維護、提高系統的可靠性，而且MSP430單片機與CC2500的低功耗特性可以大大降低使用成本。

1 系統結構設計

本系統采用點對多點的結構，由上位機、下位機、PC管理機組成。系統結構框圖如圖1所示。

1.1 上位機

組成模塊：MSP430f2274單片機、CC2500芯片以及串口轉換芯片等。上位機向下位機發送指令，有兩種方式：1）輪循發送采集數據命令；2）接收PC管理機通過串口發來的命令（包括地址與設定參數等信息），然后發送給相應地址的下位機。上位機接收下位機數據，處理方式也有兩種：1）處理后由LED顯示器進行輪循顯示；2）數據通過串行口傳送到PC機中，由PC機管理、存儲、顯示數據。

1.2 下位機

組成模塊：無線射頻芯片CC2500、MSP430f2274單片機、LED顯示模塊，鍵盤和溫控設備等。CC2500內部集成溫度傳感器，可實現-40～ +80℃范圍的溫度采集。由單片機處理后的采集溫度數據，通過CC2500發送給上位機。下位機安裝在各個糧倉以便測量糧倉的溫度，把采集的數據通過無線方式傳送到上位機。鍵盤設置下位機地址，LED顯示設置地址，實時顯示溫度。

1.3 PC管理機

PC機通過串口與上位機連接。PC機發送采集數據的命令給上位機，上位機然后傳送給下位機，下位機應答以后將數據通過上位機再傳送給PC機，PC機接收到數據后對數據進行存儲和處理，并對下位機地址進行管理。

2 系統硬件設計

2.1 主控芯片

MSP430f2274單片機是16位單片機，該單片機可用電池供電。其內部集成有12位A/D轉換器、硬件乘法器、定時器、比較器等模塊。

2.2 CC2500無線模塊與溫度采集模塊

CC2500芯片通過引腳輸出通知MCU。CC2500自帶的WOR功能保證芯片在深度睡眠時周期性蘇醒， 以便探聽周圍是否有信號，整個過程CPU不需中斷。

2.3 上位機與PC管理機的串行通信模塊

在本系統的上位機設計了一個串口與PC管理機進行通訊，通過MAX3221芯片與MSP430f2274構成的電路中實現了與微機的串行通信。由于MSP430f2274具有片內UART，所以實現串口通信相當容易。單片機與上位機進行通信的接口電平需要進行轉換，因為其接口電平不同。串口通信電路的設計方案采用PC機的RS232接口電平與MAX3221實現單片機的TTL電平的轉換。

3 系統軟件設計

本系統軟件設計有三部分組成：上位機、下位機、PC機管理的軟件設計。

1）上位機軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無線模塊，請求讀取數據，通過串口接收PC機命令（包含下位機地址與設定參數等信息）或者通過無線模塊接收下位機采集的數據，然后判斷是否收到數據，驗證數據解碼正確后，并通過無線模塊發送給對應地址的下位機，或對從下位機接收的數據傳給PC機以進行輪循顯示，起到中轉站的作用。

2）下位機軟件的功能是初始化MCU以及CC2500無線模塊，采集糧庫的溫度數據，判斷是否收到上位機發來的數據，并進行校驗，數據正確后發出應答信號，將上位機發送的數據與剛剛采集的溫度數據進行比較，若差值的絕對值超過閾值，則控制溫控設備動作，再與設定參數進行比較，以達到所要求溫度。數據從采集到發送過程：下位機每隔1min查詢一次糧庫的當前溫度，與上位機上次接收的數據對比，當不同時，則對數據進行轉換、打包，并通過I/O口發送給無線收發模塊，然后無線收發模塊再發送給上位機。數據的顯示過程：將數據轉換成BCD碼后傳到LED顯示器，LED 顯示數據。

3）PC管理機軟件用VC++6.0進行開發，主要功能包括：系統初始化：系統主界面及溫度數據顯示；數據查詢：查詢檢測點的歷史數據；顯示曲線：顯示溫度監測點的溫度曲線；參數設定：設定溫度監測點的最佳溫度參數；溫度檢測：查詢溫度檢測點的實時數據；存儲打印：存儲和打印溫度檢測點的歷史數據。

4 結語

本文提出了一種基于無線射頻芯片CC2500和MSP430f2274單片機糧庫低功耗無線溫度監測系統，可實現同時對多點溫度的采集并進行無線傳輸，克服了有線監測系統線路多、布線復雜、維護困難等缺點，提高了糧庫溫度監測管理的效率。

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