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基于MSP430的实用粮仓温湿度检测系统

发布时间:2020-07-21 18:16:19 阅读: 来源:冷饮厂家

摘要:为了能够对大型粮仓内的温湿度进行监控,采用CC2500射频芯片和SHT11数字温湿度传感器,设计了一种基于MSP430单片机的实用粮仓温湿度检测系统及相关的软硬件结构。该系统利用ZigBee无线通信技术构建了分布式无线传感器网络,通过传感器节点对温湿度数据进行采集和传输,具有组网简单,维护方便,运行费用低等优点,能够实现可靠的无线数据传输。关键词:温湿度;CC2500;MSP430;ZigBee;SHT110 引言 现代化的粮食仓储系统对粮食的安全性提出了更高的要求。在粮仓管理过程中,湿度和温度是两个重要的控制指标,直接影响粮食的储存质量。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。传统的人工测试方法费时费力,效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大;如果利用有线通信网络线缆将传感器节点组成粮仓温湿度检测网络,需要对粮仓内部进行较大规模的电源、线缆安装工作,不便于后续的检查、维修和改造。因此,温湿度测控的无线化、智能化和信息化管理已成为包括粮仓系统在内的仓库储备技术的发展趋势。 本文设计采用无线传感器网络技术进行周围环境的检测和控制。无线传感器网络不需要较高的传输带宽,但是需要较低的传输时延,同时对功率消耗十分敏感,因此选择采用无线传输芯片和超低功耗嵌入式处理器,构造分布式的无线传感器监测网络,以实现对粮仓温湿度的网络化实时检测和报警、通风及排湿控制。1 MPS430芯片1.1 芯片功能 MPS430单片机是由TI公司推出的一系列超低功耗微处理器。它的显著特性是具有超低功耗,有5个低功耗模式可供选择,而且唤醒时间很短,只需要6μs,同时还拥有强大的处理能力,丰富的片上外围模块,灵活的时钟系统,稳定的工作状态,方便高效的开发方式等特点。以上特性使之成为电池供电便携设备的首选微处理器。1.2 芯片结构 本系统以MSP430F449作为传感器和无线射频芯片的MCU,其最小系统原理图如图1所示。

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2 无线通信网络2.1 ZigBee技术 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。主要适合于自动控制和远程控制领域。 从网络节点逻辑功能上,ZigBee设备可以分为终端设备、路由节点、网络协调器;一个ZigBee网络有且仅有一个协调器,该设备负责启动网络,配置网络成员地址,维护网络等。路由器主要实现扩展网络及路由消息的功能,终端设备则负责与实际的监控对象相连,是实现具体功能的单元。ZigBee技术可采用的拓扑模型有星型、簇树型和网状网络结构。2.2 系统网络结构 本系统采用簇树型网络结构,其优点是路由相对比较简单,便于扩展,可简化连接。簇树型网络结构由一个协调器和多个星型结构连接而成,每个星型结构中包括数个数据采集节点(终端设备)和一个或多个路由节点,网络拓扑结构如图2所示。

系统采用ZigBee协议实现设备之间的无线通信,数据采集节点负责采集现场温湿度数据,通过无线模块将数据发送给路由节点;路由器节点对信息进行综合后把数据传送给协调器;协调器通过RS 232串口与PC机相连,用来收集整个网络中的数据,并能向数据采集节点发送命令和参数设置信息,实现与终端设备的通信。

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