基于单片机的低功耗温湿度数据采集器的研制

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! c. b4 Y5 o3 e4 b, F, |摘要:在采用中央空调系统的建筑物中,为评价其系统质量,需要对空调房间空气的温、湿度进行长时间的监测。为此,研制开发了
8 P* V5 y6 a) K/ K8 M6 Y以MSP430单片机为核心的低功耗温、湿度数据采集器。介绍了该数据采集器的工作原理、硬件构成及软件设计方法。

. a  Z: @/ f! h1 ^$ \/ b5 V关键词:单片机 低功耗温、湿度数据采集
8 y, q( K9 K& {- k5 `
. j! k' j4 r; ?$ k7 r. k4 `3 h5 F1引言
采用中央空调系统的建筑物,为评价空调系统的
  w) j5 a4 U1 G" E/ b2 Z运行质量,需要对典型空调房间的空气温、湿度进行一
段时间的监测,为系统调试提供基础数据。为此,研制.
2 g, i3 L( J5 g. }开发了以MSP430单片机为核心的低功耗温、湿度数
据采集器。经过一个时期的现场使用,达到了预期的效
. Y9 |- Q. V0 S% j  b果。
2硬件系统设计
. w: b3 ^" f8 b- }8 y$ @! ^采集器硬件构成如图1所示。
采集器采用MSP430F1121IDW单片机为核心。
- y: h9 L2 V3 t同其它微控制器相比,MSP430系列的功耗更低,采用
" X! n, ]( @# l8 j9 U# l3V电池供电,晶振为32768Hz时,额定工作电流仅为
% S; e4 D' m1 z! B! C; `+ {* ?' L200μA,更适合电池供电的低功耗系统。通过模拟的.
232接口实现与PC机的数据通讯。数据存储采用了节
% a9 }( H  L$ Q2 t4 t6 Y* y省微接口的￥84941EPROM非易失性存储器。数据
+ ?+ t9 D: }% x" w6 n3 ?保存安全、可靠。该采集器可存储20000个测量数据。
系统采用X1203 CMOS型、低功耗实时时钟芯片,作
5 w  E5 K/ `" t/ d  w( h为系统的计时时钟源。X1203设置以秒为单位提供中
断请求信号,单片机以此信号作为计片,作为系统的计
时时钟源。X1203设置以秒为单位提供中断请求信号，
单片机以此信号作为计时信号。时钟芯片与单片机直
接由电池供电。
采集器具有两个测量通道，同时测量温度和湿度。
设有工作状态指示,分别指示出正常状态、存储器数据
已满和与PC机通讯状态。
' }7 Q/ _' O3 p5 T3 S! V在抗干扰方面采用了软件“看门狗”、测量数据比
1 m7 r9 t( r* [9 Q, ~9 ]2 z& h较滤波等措施。现场使用证明,采集器工作稳定,数据
, `; m8 @9 f, T3 ?  y& a可靠,使用方便。
, |, {3 l  n1 [2. 1
( ?$ P6 @4 h$ p1 z8 R温度测量
温度测量传感器采用DS18B20数字化温度传感器。
该传感器特有的“一线总线”接口,使得单片机只通过一
条I/O口线,便可读取温度测量数据。与原有的DS1820 .
相比,工作电压5V ,采用12位分辨率。在0~50C范围
  G, U2 E0 u% E! Q& R内，精度可达士0.3C。功耗极低,等待时为零功耗。
单片机读取温度测量数据后,对数据进行处理、存
储。完成一-次对温度采集任务。
4 `2 k; ?* O# h: b8 ?4 t1 G2.2
! d4 r4 d/ I+ Y" f湿度测量
湿度测量采用HS1101A电容式湿度传感器。该
传感器采用固态多树脂结构,响应快速,长期饱和后可
- Z2 a% k2 X* z$ c; U% k  h3 H迅速恢复,具有高可靠性和长期稳定性。测量电路由
TLC556、高质量的阻容元件和电容式湿度传感器组成
脉冲振荡电路,产生与相对湿度成近似线性规律的脉
冲序列。经整形后的方波信号送入单片机的计数器,进
* A4 G% R# L( ~' o+ Z行频率测量。单片机根据频率-湿度标定曲线将其转换
为相对湿度。实现了测量电路与单片机的直接数字接
口。其测量精度完全满足对湿度测量的要求。


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采集器采用MSP430F1121IDW单片机为核心