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msp430温湿度检测.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.11M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    题 目： 基于MSP430 launchpad的蔬菜基地分布式无线低功耗温湿度监测系统
    摘要（中英文）
    1.引言
    2.系统方案
    3.系统硬件设计
    4.系统软件设计
    一、基于msp430 launchpad的程序
    1.传感器dht11的驱动程序
    2.无线通信模块程序
    二、上位机程序
    5.系统创新
    6.评测与结论
    附录
    2011-2012 德州仪器 C2000 及 MCU 创新设计大赛 项目报告 题 目：基于 MSP430luanchpad 的蔬菜基地分布式无线低功耗温湿度监测系统 学校： 成都信息工程学院_ 指导教师： 杨明欣 组别： 本科组 应用类别： 低功耗应用类 平台： MSP430 luanchpad 参赛队成员名单（含每人的邮箱地址，用于建立人才库）： 王伟， 本科，502112705@qq.com 周海荣，本科，982039299@qq.com 李莎莎，本科，562154533@qq.com 视频文件观看地址（若未拍摄，请注明）： http://v.youku.com/v_show/id_XMzU4NjMwNjQ0.html 邮寄地址和收件人联系方式（快递发送，请不要使用邮政信箱地址） 地址：四川省成都市西南航空港经济开发区学府路一段 24 号 邮编：610225 联系人：李莎莎 电话号码：15208367976
    题 目： 基于 MSP430 launchpad 的蔬菜基地分布式无线低功耗温湿度监测系统 摘要（中英文） 本项目采用 msp430g2231,作为核心处理芯片，由传感器采集模块、无线通信 模块、报警模块和上位机构成；利用了两块 msp430 launchpad 通过 dht11 温湿 度传感器同时对温湿度进行采集，一个作为主机，一个作为从机，从机与主机之 间利用无线通信模块进行无线通信，通信距离达 20 米以上；主机直接与电脑进 行通信将温湿度数据传输给电脑，同时可以设定温湿度的上限值，进行电脑报警， 可以通过放特定的歌曲也可以通过录音来进行主机从机区别报警，这样就可以首 先可以从听觉上感知温湿度的变化，如果想知道温湿度的具体值，可以直接通过 上位机查看具体的温湿度的值，这样就实现了大棚蔬菜的温湿度实时监测，大大 的提高了大范围种植效率。 The msp430g2231 is used for core processing chip of this project,the project contains sensor gathering module、wireless communication module、 alarm module and upper computer; Otherwise, it use two msp430 luanchpad to gather humituer through dht11,the one is used for the master,another is used for the slaver,And master keep in touch with slaver by wireless communication,the communication can pass 20 metres . What’s more,the master tansmit data for computer by serial communication directly ,At the same time ,we can set the threshold of humituer in the upper computer,then it can reliaze alarm for us.The warning pattern is varies,For axample,play different songs or play our sound recording . The different warning pattern make people percept the humiture changing fistly.If we want to know the specific value of humiture,the data will be gained in upper computer .The method increase efficiency for monitoring Vegetable Production Bases .
    1. 引言 背景：在大棚蔬菜种植中，时常需要实时监测大棚内的空气温度和湿度以及土壤 的湿度，让种植户能够了解大棚内的情况，温湿度采集就成为需要。可以用常用 的温湿度计来测量，但是，但大棚的数量变大后，人力成本增加，而且实时性差。 目的：利用 TI 公司 msp430 launchpad 设计一种低功耗电子的温湿度检测仪，首 先利用温湿度传感器 DHT11 采集到温湿度的值，再经过无线通信将每个采集点的 温湿度值传送给上位机，并设置报警模块。 Msp430 launchpad 单片机具有低功 耗，集成 RF 通信模块，性价比高的优点，非常适合次应用，大大的简化了设计。 所要解决的问题：本设计需要利用 msp430 launchpad 单片机的低功耗让采集器 可以在电池供电的情况下长时间工作；利用 msp430 launchpadd 单片机的强大处 理能力，在无线通信中让每个采集点之间能相互通信，自动寻找通信路径，将信 息发送到上位机，这样可以极大地扩大通信范围，让采集点可以覆盖得更广；低 功耗系统，可以采用电池供电。 2. 系统方案 Msp430launchpad 无线通信模块 Msp430launchpad 从机 nrf24l01 主机 串口 通信 上位机 分析处理 温湿度传感器 Dht11 温湿度传感器 Dht11 电脑声音报警 本设计由单片机、无线模块、传感器和上位机构成。主机和从机通过 dht11 同时采集不同监测点的温湿度，从机将采集回来的温湿度数据通过无线模块 nrf24l01 传送给主机，主机再将自己采集的温湿度数据和由无线通信模块接受 到的从机温湿度数据通过串口通信一同发送给上位机。上位机接受到两组数据后 在电脑上进行显示，将每一个采集点发回来的数据保存下来分析判断，当数据出 现异常时及时报警，通知农户，哪个棚的温湿度出现异常，让农户能及时处理。
    3. 系统硬件设计 系统硬件主要由无限模块，温湿度传感器模块两部分组成。 （1） 无线模块： 实现过程：通过无线电让两片 NRF24L01 进行通信。 主控芯片：NRF24L01，选择理由：性价比高，传输距离远。 硬件连接：需要两个 430 单片机，每个单片机接有 NRF24L01 模块。 （2） 温湿度传感器： 实现过程：它可以对外界温湿度信号的变化转换成电压的变换，然后由 430 处理数据，实现温湿度数据在 PC 机上的显示。 主控芯片：DHT11，选择理由：输出数据为 8 位数字数据，且由一个管脚 输出，节省了硬件上管脚的使用。 硬件连接：硬件连接简单，只需要 DHT11 的一个管脚（数据脚）接入 430 单片机中。主机需要一个，从机需要一个。
    4. 系统软件设计 一、基于 msp430 launchpad 的程序 1. 传感器 dht11 的驱动程序 单总线的数据口，串行方式，利用单片机对传感器发送起始信号， 传感器响应成功，就开始对单片机发送数据。 开始 发送起始信号 等待传感器响 应信号结束 等待超时 接收位数小于 40 等待传感器发送的高低电 平；记录等待低电平的时间， 用低电平时间来判决接收到 的是‘0’还是‘1’ 等待超时 接收位数等于 40 函数返回 0 表示 通信正常 结束
    2. 无线通信模块程序 发送模块： 开始 系统初始化 开总中断，进 入低功耗模式 循环等待 中断 100ms 退出低功耗 模式 数据采集 无线发送 进入低功耗 模式 退出
    接收模块： 开始 系统初始化 主机采数 接到数据？ Y 串口通信 N 二、上位机程序 通过 VC 设置 MFC 应用程序，选定合适的上位机显示窗口，进行界 面的设计（见附件）。设计出串口的数据接收函数，串口选择出入端口 和打开串口两个按钮的函数，两个静态窗口的显示函数，以及文本编辑 框中对温湿度采集所得的值的显示函数，同时在上位机程序内部设置温 湿度超标的语句，最后再调试编译通过之后得到上位机。 5. 系统创新 新型的大棚蔬菜温湿度监测，利用 msp430 的低功耗，为种植节约了很多电 量；设计出的产品低成本，小巧，携带方便，容易批量生产；同时利用无线 通信模块代替有线传输，节约了大量的成本；上位机显示温湿度值，让人可 以不用进入到棚内便可以得知具体的温湿度值；特殊的报警模式，可以让人 可以不用一直观察着电脑上数据的变化，便可直观的听到是哪个采集点温湿 度超标，更是优化大棚蔬菜的管理。从机可以作为站点保存其他从机的数据， 最后可将数据发给主机，让主机将所以站点的数据发给 PC 机。
    6. 评测与结论 系统测试方法 温湿度传感器的测试： 我们用液晶来显示温度湿度的值，看是否和温度计与湿度仪的标称相符 合。经过调试，最后得到温度相差不到 1°，湿度相差不到 1%。 无线模块的测试： 通过红黄灯来判断数据是否发送成功，如果从机是红灯亮的话，说明发 送失败，如果黄灯闪亮的话说明发送成功，如果中间突然出现红灯亮，说明 数据在发送的过程中发生掉包。 最后通过软件看接收部分接收寄存器组是否有数接收。 无线测试数据： 1M 数据接收成 功 由于发送功率配置为 0dbm，所以最远传输距离为 70M 。 5M 数据接收成 功 10M 数据接收成 功 20M 数据接收成 功 100M 数据接收失 败 上位机的测试： 将主机得到的从机数据，与主机的数据通过串口通信，发送到电脑上，然后 观测数据是否正确。 达到的目标： （1）能够完成从机信息与主机信息的交换，从机信息与从机信息的交换。 （2）实现多个站点的信息交换，从而达到扩大无线传输的传输范围。 （3）每个从机都是单独供电，供电电压为 3V，发送时平均电流 10mA，进 入低功耗时平均电流为 1mA。达到低功耗的目的。 （4）抗干扰能力强，可以在室内与室外进行信息交换。
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