基于CC430F5137的無線溫度采集報警系統(tǒng)

隨著科技的不斷進步，現(xiàn)代化生產對溫度采集的實時性、高效率和低耗能的要求不斷提高，而且許多測量溫度的現(xiàn)場環(huán)境非常惡劣，使操作人員難以到達現(xiàn)場測量。對此，需要一種能夠自動采集、處理并能夠無線傳送數據的溫度采集系統(tǒng)。同時，為了節(jié)省使用成本以及維護，此系統(tǒng)還需要具備長期穩(wěn)定工作的性能。因此，開發(fā)一種低功耗并且能夠無線傳輸數據的溫度采集系統(tǒng)，能夠彌補目前溫度采集領域的缺陷。
　　參考文獻設計的溫度采集系統(tǒng)雖然具有低功耗性能，但是都必須用線路連接才能進行通信，這大大限制了應用場合，使其應用具有一定的局限性。參考文獻設計的溫度采集系統(tǒng)利用的ZigBee無線通信技術作為通信工具，但是其必須利用單獨的外接ZigBee模塊才能完成通信功能，所以制作成本較高。針對以上缺點，本系統(tǒng)采用的CC430F5137芯片不但具有MSP430系列的低功耗性能，而且具有RF無線收發(fā)器的功能。這兩種性能充分滿足了低功耗和無線通信的要求，使得系統(tǒng)的成本降低，達到了目前應用的要求。
　　1 裝置整體運行原理
　　1.1 裝置運行原理
　　無線溫度采集報警系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是溫度采集模塊，另一部分是中央控制模塊。中央控制模塊包括鍵盤及顯示模塊和報警模塊。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。系統(tǒng)工作時，首先由各個溫度采集模塊中的溫度傳感器完成對溫度的采集任務，然后CC430F5137單片機通過I/O口得到溫度參數，最后將采集的溫度信息通過CC430F5137內部集成的RF無線收發(fā)器傳輸給主控制器系統(tǒng)。主控制系統(tǒng)對各個站點采集來的溫度數據進行系統(tǒng)的分析，并將結果利用數碼管進行顯示。當溫度超過上限值或下限值的時候，則觸發(fā)報警裝置，通過驅動一個蜂鳴器和報警燈來實現(xiàn)。報警溫度的上下限值可以通過鍵盤輸入模塊進行設置。主控制臺有兩組數碼管，一組數碼管顯示溫度采集模塊的序號，可以通過鍵盤來選擇要顯示的溫度采集模塊的序號，另一組則顯示溫度值。
　　
　　2 系統(tǒng)硬件設計
　　溫度采集報警系統(tǒng)的硬件設計包括溫度采集模塊設計和中央控制器設計。
　　2.1 溫度采集模塊設計
　　2.1.1 CC430F5137器件介紹
　　CC430F5137是TI MSP430F5xx MCU與低功耗RF收發(fā)器相結合的產品，可實現(xiàn)極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無線網絡應用無需維修即可工作長達10年以上。此外，微型封裝所包含的高級功能還可為創(chuàng)新型RF傳感器網絡提供核心動力，以向中央采集點報告數據。CC430 F5137為16位超低功耗MCU，具有16 KB閃存、2KB RAM、CC1101無線電、AES-128和USCI，供電電壓為1.8～3.6 V，正常工作模式消耗電流為160μA/MHz，低功耗模式3消耗電流為2.0μA。
　　2.1.2 CC430F5137的RF無線收發(fā)模塊電路設計
　　CC430F5137內部集成了CC1101無線電收發(fā)器，RF頻率為432.999817MHz，信道間隔為199.951172kHz，數據傳輸速率為38.383484kbps。在本系統(tǒng)設計中，可以設置無線發(fā)送功率。根據發(fā)射距離的遠近去設置功率的大小，可以使功耗達到最低，實現(xiàn)低功耗。其電路圖如圖2所示，CC430F5137的供電電源為兩節(jié)7號電池，電壓為+3V，外接晶振為26MHz，RF_N和RF_P為RF無線電發(fā)射引腳，兩引腳外接天線，其功率可以達到-30dBm，傳輸距離可以達到100m左右。