基于MSP430F169单片机和红外的多点温、湿度无线监测系统的设计

江苏大学电气信息工程学院 袁淑瑛 刘中原

我国既是一个传统的农业大国，又是一个飞速发展工业的大国，温湿度作为工农业生产中的重要环境参数，长期以来温湿度主要是通过工作人员现场的测量采集，这样既不能实时反映温湿度的变化，以便及时对其采取相关措施，又增加了劳动力成本。随着计算机技术的发展和自动化水平的不断提高，温湿度测控技术已经发展较为成熟，高科技数字式传感器广泛应用于测控系统。传感器能够任意安装在所需检测的地方，如保鲜库、储藏柜、冰箱、冷冻柜、计算机房、干燥箱等，由于无线温湿度测控系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化的特点，因此具有非常广阔的市场前景。同时MSP430F169单片机具有很大的扩展空间且易于升级，相信不久的将来就会在生产、生活中广泛应用[1]。

1.系统总体结构设计

本系统主要由上位机和下位机两部分组成。其中，下位机系统包括数据采集模块，红外调制模块和红外传输模块。采用MSP430F169单片机将温湿度传感器监测到的多处温湿度数值，通过串口红外无线技术传输到一个固定的PC机上，该PC机可以进行相关统计与分析，显示温湿度的变化曲线和当前数值。而且，为本系统设计了安全保护系统，如果测量值超出设定的范围，将会发出报警信号。系统总体结构图如图1所示。

2.系统硬件电路设计

2.1 温湿度采集电路设计[2，3]

温湿度采集原理图如图2所示，温度采集采用温度传感器DS18B20，该传感器是数字化传感器，精度高、体积小，适合众多领域的温度检测。而且，DS18B20具有独特的一线接口，电源和信号混在一起，无需其它外部元件。湿度的采集则用单片机MSP430F169中的A/D进行采样，MSP430F169具有精度高、功耗低的优点，而且简化了系统的外围电路，降低了系统的开发成本，再配合功率驱动、电源等简单的外部电路，实现信号采集、处理和控制等功能，使温湿度控制系统更加集成化。这也符合当今电子产品高精度、集成化的要求。

图1 系统总体结构图

图2 温湿度采集原理图

图3 红外载波原理图

图4 软件设计流程图

图5 PC机的显示和监控界面

2.2 串口通信[4]

串口通信采用目前主流的串口通信接口RS232来实现其功能。数据的发送格式为：第一个字节表示标志位，第二个字节表示地址位，第三、四个字节则分别表示温湿度值。

2.3 红外传输

通过单片机定时器产生38KHz的载波与串口输出数据通过或非门SN74HC02调制，再接三极管进行信号的放大（如图3所示）。通过调试，本系统的最优占空比设为1:3，可以减小功率。数据的发送和接收则采用红外无线传输，可以实现温湿度的远程监控，而且适当的增大红外发射器的功率可以是其传输距离更大。

3.系统软件设计

系统的软件设计部分主要通过C语言编程实现温湿度值的采样、读取、接收、发送以及PC机上的显示和监控。软件设计流程图如图4所示。

3.1 温湿度的采集与计算

在此部分，对温湿度进行了多次采样求平均值的处理，从而提高采样的准确度。

3.2 红外的接收与发送

在读取到温湿度值以后，首先判断是否有用串口中断接收到的上一个模块的温湿度值，如果已接收到此信号，则同时发送上一个模块和本次采集到的温湿度值，反之，红外只发送本次的读取值。然后在PC机上以曲线形式显示温湿度的变化趋势。

4.系统调试结果

为了验证系统的实用性，在实验场地对其进行了现场测试，在实验过程中人为地对相应的传感器进行了加热、加湿等干扰，从实验结果可以看出，这些干扰都及时地在PC机的显示和监控界面（如图5所示）中有所反映。

5.结束语

本文讨论了基于MSP430F169单片机的多点温湿度无线监控系 统的设计及在实际中的应用，包括系统总体结构、软硬件设计和调试结果等。通过实地调试与检测，可看出此温湿度无线监测系统效果良好，实用性强，而且MSP430F169单片机低功耗、高精度等优点使得本系统在生产和生活中有很好的应用和推广价值。

[1]阎纲,梁昔明.基于MSP430单片机的红外遥控器设计[J].微计算机信息,2006,22(102):223-225.

[2]王美红,封百涛.多点无线温湿度实时监控系统的设计与实现[J].机械与电子,2009(3):467-468.

[3]李金龙,王黎,高晓蓉.多点温湿度远程无线监控系统设计[J].微计算机信息,2009,6(1):31-32.

[4]谢兴红,林凡强,吴雄英.MSP430单片机基础与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.