基于单片机的低功耗温湿度数据采集器的研制

TaylorA

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
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。

关键词:单片机 低功耗温、湿度数据采集

" |7 ]  g. f# Y' i/ g+ J+ H  `3 x1引言
6 X4 X5 ]8 q6 W# U采用中央空调系统的建筑物,为评价空调系统的
运行质量,需要对典型空调房间的空气温、湿度进行一
0 X7 w4 R% I' z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
% O  S! [7 g' t8 t/ i7 J据采集器。经过一个时期的现场使用,达到了预期的效
" D+ q- u. J0 }2 U5 ]$ b果。
2硬件系统设计
4 O& L9 e  x% @/ |采集器硬件构成如图1所示。
采集器采用MSP430F1121IDW单片机为核心。
, f1 W* z  t' P- `" v1 r同其它微控制器相比,MSP430系列的功耗更低,采用
" h9 C0 R" K4 A3 T: @. E3V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
省微接口的￥84941EPROM非易失性存储器。数据
保存安全、可靠。该采集器可存储20000个测量数据。
* o8 {  G0 s/ M/ {8 e: X% t/ P- \系统采用X1203 CMOS型、低功耗实时时钟芯片,作
为系统的计时时钟源。X1203设置以秒为单位提供中
: x" o% N9 ^$ O/ {- a断请求信号,单片机以此信号作为计片,作为系统的计
, p. \" x, G5 P; F时时钟源。X1203设置以秒为单位提供中断请求信号，
$ l8 z( D4 Z$ W8 n' p* P单片机以此信号作为计时信号。时钟芯片与单片机直
, b9 d6 i1 x: r1 Y0 e接由电池供电。
* J' B1 S4 }- h) W' m4 D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。
* x8 S: `8 c2 E$ K在抗干扰方面采用了软件“看门狗”、测量数据比
较滤波等措施。现场使用证明,采集器工作稳定,数据
" g9 I1 _- f; |- r7 F可靠,使用方便。
. i7 |7 J$ ~; t4 [, t# a6 d& z8 h2. 1
温度测量
" l3 F& g" H$ x8 }7 H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
; e$ {! l* o# o# N% H+ j8 m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
0 @1 b7 t( t/ _- _0 r内，精度可达士0.3C。功耗极低,等待时为零功耗。
& l. S8 g' f3 o单片机读取温度测量数据后,对数据进行处理、存
: c0 d! b4 m# H/ ?9 n9 n储。完成一-次对温度采集任务。
2.2
! M" d8 N, j. N8 x# \1 Z1 Z* J湿度测量
+ Q9 `: z' Z; z1 D' K' }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
" l, h! A; ]+ Y4 g/ sTLC556、高质量的阻容元件和电容式湿度传感器组成
& @% R$ q: ^  @  g5 P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
行频率测量。单片机根据频率-湿度标定曲线将其转换
2 h: N1 R# _( t  N7 O为相对湿度。实现了测量电路与单片机的直接数字接
$ H" I4 H9 c& F2 p1 _  b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