一種基于msp430的低功耗無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及流程的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MSP430的低功耗無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)流程，其包括主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、上位機(jī)、電源電路與鍵盤(pán)電路；從機(jī)系統(tǒng)，所述從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、傳感器、電源電路與鍵盤(pán)電路；其中，所述從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于MSP430的低功耗無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及流程
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)流程，尤其涉及一種使用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]溫度的測(cè)量和控制在儲(chǔ)糧倉(cāng)庫(kù)、智能樓宇空調(diào)控制及其它的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。溫度監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用諸如熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體PN結(jié)之類(lèi)的模擬傳感器，經(jīng)信號(hào)取樣電路、放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路處理獲取表示溫度值的數(shù)字信號(hào)，再由微處理器或DSP處理。被測(cè)溫度信號(hào)從敏感元件接收的非電模擬量開(kāi)始，到轉(zhuǎn)換為微處理器可處理的數(shù)字信號(hào)之間，設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多，相應(yīng)測(cè)溫裝置中元器件數(shù)量難以下降，隨之影響產(chǎn)品的可靠性及體積微小化。由此會(huì)造成整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)有較大的偏差，穩(wěn)定性和抗干擾性能都較差。設(shè)計(jì)一款系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很有現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)方法，使之較現(xiàn)有的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。本發(fā)明能夠監(jiān)測(cè)48路，并在上位機(jī)上友好地顯示出來(lái)，從一開(kāi)始設(shè)計(jì)就考慮到了實(shí)用性與易用性，很有現(xiàn)實(shí)意義。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括:主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、上位機(jī)、電源電路與鍵盤(pán)電路；從機(jī)系統(tǒng)，所述從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、傳感器、電源電路與鍵盤(pán)電路；其中，所述從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)。
[0007]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述中央處理器為MSP430單片機(jī)，所述單片機(jī)為一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處理器。
[0008]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述傳感器包括數(shù)字式溫度傳感器DS18B20與光敏電阻。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇合適的傳感器以讀取數(shù)據(jù)加以監(jiān)測(cè)。
[0009]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述無(wú)線模塊包括nRF24L01單片射頻收發(fā)器件，所述nRF24L01單片射頻收發(fā)器件內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器功能模塊，所述nRF24L01單片射頻收發(fā)器件工作于2.4 GHz?2.5 GHz ISM頻段，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。
[0010]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述USB轉(zhuǎn)串行口電路采用TUSB3410，該芯片為USB-T0-UART端口的橋接器。[0011]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述主機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路包括中斷按鍵。
[0012]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述從機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路包括四個(gè)常規(guī)按鍵和一個(gè)復(fù)位按鍵。
[0013]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)流程。所述溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括:主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、上位機(jī)、電源電路與鍵盤(pán)電路；從機(jī)系統(tǒng)，所述從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、傳感器、電源電路與鍵盤(pán)電路；其中，所述從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)。所述溫度監(jiān)測(cè)流程包括從機(jī)系統(tǒng)程序和主機(jī)系統(tǒng)程序；其中，所述從機(jī)系統(tǒng)程序包括，初始化上位機(jī)、初始化中央處理器與初始化無(wú)線模塊，所述傳感器讀取數(shù)據(jù)，將所述傳感器讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無(wú)線模塊進(jìn)行發(fā)射，掃描所述鍵盤(pán)電路按鍵值；所述主機(jī)系統(tǒng)程序包括，初始化USB轉(zhuǎn)串行口、初始化無(wú)線模塊、初始化外部中斷，所述無(wú)線模塊讀取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的合法性，通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。所述上位機(jī)程序完成USB轉(zhuǎn)串行口數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)、所述數(shù)據(jù)的分析與顯不。
[0014]進(jìn)一步地，在上述溫度監(jiān)測(cè)流程中，所述外部中斷包括按鍵引起中央處理器中斷，進(jìn)而中斷主機(jī)系統(tǒng)程序。
[0015]本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，操作方便，可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。使用超低功耗單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，擁有更低的功耗，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，本設(shè)計(jì)在同等電池供電條件下，將能工作更長(zhǎng)的時(shí)間。使用無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。該溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì):1.成本廉價(jià)。2.建設(shè)工程周期短。3.適應(yīng)性好，幾乎不受地理環(huán)境限制，比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性。4.擴(kuò)展性好，若需擴(kuò)展只需要增加節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)了。
[0016]
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為主機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為從機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為王機(jī)鍵盤(pán)電路不意圖。
[0020]圖4為從機(jī)鍵盤(pán)電路示意圖。
[0021]圖5為主機(jī)系統(tǒng)程序流程圖。
[0022]圖6為外部中斷流程圖。
[0023]圖7為從機(jī)系統(tǒng)程序流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明，但是該解釋和說(shuō)明并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的不當(dāng)限定。
[0025]溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括:主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器1、無(wú)線模塊2、電源電路3、上位機(jī)4與鍵盤(pán)電路51 ;從機(jī)系統(tǒng)，從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器1、無(wú)線模塊2、電源電路3、傳感器4、鍵盤(pán)電路52 ;其中，從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊2傳輸至主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)4。
[0026]本發(fā)明中央處理器選擇低功耗MSP430單片機(jī)，它是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，具有7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址、簡(jiǎn)潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令，這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。此外，它還具有運(yùn)算速度快、超低功耗、片內(nèi)資源豐富等特點(diǎn)。溫度傳感器41采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，具有外圍電路簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度比較快，靈敏度高、穩(wěn)定性好、容易安裝，成本低廉等特點(diǎn)。此外溫度傳感器41使用單總線協(xié)議，只占用MSP430單片機(jī)I的一個(gè)IO 口。光強(qiáng)檢測(cè)電路是本系統(tǒng)的擴(kuò)展功能。光強(qiáng)檢測(cè)電路使用一個(gè)光敏電阻42作為傳感器，光的強(qiáng)弱會(huì)使其電阻發(fā)生變化，從而使節(jié)點(diǎn)的電壓發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)接到了轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的檢測(cè)。無(wú)線模塊2進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，采用新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 GHz?2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。USB轉(zhuǎn)串行口包括USB-T0-UART端口的橋接器。
[0027]如圖3，主機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路51使用中斷的方式，每個(gè)按鍵使用一個(gè)MSP430單片機(jī)的可中斷IO 口，總共使用了 4個(gè)按鍵511、512、513、514。由于使用了中斷按鍵，使得程序的編寫(xiě)更加流暢，程序的結(jié)構(gòu)更加的清晰明了。
[0028]如圖4，從機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路52總共設(shè)置了 5個(gè)按鍵，其中有4個(gè)常規(guī)按鍵522、523、524,525, 一個(gè)復(fù)位鍵521。使用獨(dú)立鍵盤(pán)，使得編程很簡(jiǎn)單。
[0029]本發(fā)明提供的一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有外圍電路簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度比較快，靈敏度高、穩(wěn)定性好、容易安裝，成本低廉等特點(diǎn)。
[0030]溫度監(jiān)測(cè)流程
以下結(jié)合圖5、圖6與圖7討論本發(fā)明的溫度監(jiān)測(cè)流程。
[0031]本發(fā)明提供了一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其包括:主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)
系統(tǒng)包括中央處理器1、無(wú)線模塊2、電源電路3、上位機(jī)4與鍵盤(pán)電路51 ;從機(jī)系統(tǒng)，從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器1、無(wú)線模塊2、電源電路3、傳感器4、鍵盤(pán)電路52 ;其中，從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊2傳輸至主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)4。
[0032]溫度監(jiān)測(cè)流程包括從機(jī)系統(tǒng)程序和主機(jī)系統(tǒng)程序。
[0033]如圖5，主機(jī)系統(tǒng)程序開(kāi)始Sll后，先初始化S12，針對(duì)USB轉(zhuǎn)串行口、無(wú)線模塊、夕卜部中斷等的初始化。然后進(jìn)入大循環(huán)并不斷地執(zhí)行大循環(huán)內(nèi)的函數(shù)。大循環(huán)內(nèi)主要完成的工作是:先讀取寄存器單片機(jī)數(shù)據(jù)S13，然后等待數(shù)據(jù)的到來(lái)S14。一旦收到數(shù)據(jù)，程序首先判斷數(shù)據(jù)的合法性S15，若合法，則通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口將數(shù)據(jù)發(fā)到上位機(jī)S16。如圖6所示，主機(jī)系統(tǒng)程序的按鍵工作設(shè)置成中斷模式，當(dāng)有人按下按鍵時(shí)，外部中斷產(chǎn)生S18，進(jìn)行識(shí)別按鍵S19，執(zhí)行按鍵處理函數(shù)S20，將引起中央處理器的中斷，進(jìn)而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序S21。
[0034]如圖7所示，從機(jī)系統(tǒng)程序包括檢測(cè)溫度、檢測(cè)光強(qiáng)、無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)、按鍵掃描等等。從機(jī)在程序開(kāi)始S22后，先初始化S23，初始化上位機(jī)、初始化中央處理器與初始化無(wú)線模塊。然后進(jìn)入大循環(huán)并不斷地執(zhí)行大循環(huán)內(nèi)的函數(shù)。大循環(huán)內(nèi)主要完成的工作是:先讀取溫度S25、讀取光強(qiáng)S26，再將溫度、光強(qiáng)數(shù)據(jù)送至無(wú)線模塊發(fā)射出去S27，接著掃描按鍵S24并執(zhí)行按鍵處理函數(shù)S28。
[0035]本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，操作方便，可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。使用超低功耗單片機(jī)，擁有更低的功耗，與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，本發(fā)明在同等供電條件下，將能工作更長(zhǎng)的時(shí)間。使用無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)字溫度傳感器通過(guò)單總線與單片機(jī)連接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。本發(fā)明能夠監(jiān)測(cè)48路。
[0036]需要注意的是，所公開(kāi)實(shí)施例的上述說(shuō)明使得本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地對(duì)于本實(shí)施例進(jìn)行多種類(lèi)似變化和修改，這種類(lèi)似變化是本領(lǐng)域技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接得出或者很容易便聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明不會(huì)受到該實(shí)施例的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于MSP430的低功耗無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、上位機(jī)、電源電路與鍵盤(pán)電路； 從機(jī)系統(tǒng)，所述從機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器、無(wú)線模塊、傳感器、電源電路與鍵盤(pán)電路； 其中，所述從機(jī)系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至所述主機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)系統(tǒng)中央處理器再將數(shù)據(jù)通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口傳輸至所述上位機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器為MSP430單片機(jī)，所述單片機(jī)為一種16位具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器和光敏電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線模塊包括nRF24L01單片射頻收發(fā)器件,所述nRF24L01單片射頻收發(fā)器件內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器功能模塊，所述nRF24L01單片射頻收發(fā)器件工作于2.4 GHz?2.5 GHz ISM頻段，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。
5.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述USB轉(zhuǎn)串行口電路采用TUSB3410,該芯片為USB-TO-UART端口的橋接器，包括通過(guò)USB總線與主機(jī)進(jìn)行通信所必需的全部邏輯電路。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述主機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路包括中斷按鍵。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述從機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)電路包括四個(gè)常規(guī)按鍵和一個(gè)復(fù)位按鍵。
8.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)流程，其特征在于:所述溫度監(jiān)測(cè)流程包括從機(jī)系統(tǒng)程序、主機(jī)系統(tǒng)程序；其中，所述從機(jī)系統(tǒng)程序包括，初始化上位機(jī)、初始化中央處理器與初始化無(wú)線模塊，所述傳感器讀取數(shù)據(jù)，將所述傳感器讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無(wú)線模塊進(jìn)行發(fā)射，掃描所述鍵盤(pán)電路按鍵值；所述主機(jī)系統(tǒng)程序包括，初始化USB轉(zhuǎn)串行口、初始化無(wú)線模塊、初始化外部中斷，所述無(wú)線模塊讀取數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的合法性，通過(guò)USB轉(zhuǎn)串行口將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)測(cè)流程，其特征在于:所述外部中斷包括按鍵引起中央處理器中斷，進(jìn)而中斷主機(jī)系統(tǒng)程序。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103743493SQ201310730242
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】吳艷 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)