基于单片机的低功耗温湿度数据采集器的研制

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0 C! b7 v0 G  e( N& }. a+ u, n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
$ I6 k2 n) N$ L, N; V& x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。
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关键词:单片机 低功耗温、湿度数据采集

. @& T* |# l" G$ l9 [; C# D1引言
/ \& j! ?+ T& }9 [4 Z5 x( C% E采用中央空调系统的建筑物,为评价空调系统的
- f2 k4 V5 _' m, \8 J0 B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.
开发了以MSP430单片机为核心的低功耗温、湿度数
* C1 P8 w( v; h据采集器。经过一个时期的现场使用,达到了预期的效
果。
2硬件系统设计
采集器硬件构成如图1所示。
采集器采用MSP430F1121IDW单片机为核心。
同其它微控制器相比,MSP430系列的功耗更低,采用
3V电池供电,晶振为32768Hz时,额定工作电流仅为
200μA,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
6 S  t7 j% @* J+ H) G6 ~省微接口的￥84941EPROM非易失性存储器。数据
2 r3 [5 N8 b! j. b, H保存安全、可靠。该采集器可存储20000个测量数据。
& G- T6 _% H! Q: V, E, ^5 Y1 Z系统采用X1203 CMOS型、低功耗实时时钟芯片,作
. ]3 j1 y& _/ Y9 X& ]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。
: ]2 V+ h8 G; W% r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。
在抗干扰方面采用了软件“看门狗”、测量数据比
; b! t9 x- K* {4 C- b' R; L较滤波等措施。现场使用证明,采集器工作稳定,数据
可靠,使用方便。
2. 1
) a* i. R9 X' E温度测量
温度测量传感器采用DS18B20数字化温度传感器。
. U; Z% y  e) ~$ T$ p) e9 `. `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 .
8 c3 B( e' H2 V! ?+ q相比,工作电压5V ,采用12位分辨率。在0~50C范围
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
2 e) h* ^' `8 s0 @) h7 r; _+ D" ^& c储。完成一-次对温度采集任务。
2.2
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
迅速恢复,具有高可靠性和长期稳定性。测量电路由
* ]; _7 W# |' C9 E4 CTLC556、高质量的阻容元件和电容式湿度传感器组成
- z* i7 I9 \# E+ U8 u" R' e2 z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
" b0 k" j  r4 h. s8 y+ q行频率测量。单片机根据频率-湿度标定曲线将其转换
6 {2 ]  w! Z' i3 j& b( @3 {. x1 q为相对湿度。实现了测量电路与单片机的直接数字接
! J* e! j- A, y$ s. o1 {1 W8 q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