基于单片机的低功耗温湿度数据采集器的研制

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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
' u$ P0 G: E* L5 k) M3 w9 i) ?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。
- E  @- G" t- T/ H) H7 u; c
7 w0 ]3 n( ?2 A( O关键词:单片机 低功耗温、湿度数据采集
) n$ p* ]* [5 [  F
  ~6 N9 V# d  t1引言
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
, s" r2 c) X, f1 o/ s段时间的监测,为系统调试提供基础数据。为此,研制.
! ]0 o: o8 H- w6 t% z$ j3 l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
果。
2硬件系统设计
7 o" b! B6 k) h6 N7 T- W3 N采集器硬件构成如图1所示。
( B. ~0 b0 _  c7 y" o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
1 t; U  ?: G0 j200μA,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
9 g! R5 P5 o3 B+ i2 Q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
为系统的计时时钟源。X1203设置以秒为单位提供中
$ L0 K3 E& y4 D; V' R3 w. N# @断请求信号,单片机以此信号作为计片,作为系统的计
! U4 W  u% [1 \8 ?8 G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。
! s0 }8 u/ h. ?4 R# s- I, k采集器具有两个测量通道，同时测量温度和湿度。
  S9 M3 \5 ^; N! O设有工作状态指示,分别指示出正常状态、存储器数据
# h! c4 T+ }1 ?  `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
较滤波等措施。现场使用证明,采集器工作稳定,数据
* ?* n- Y- T( Q) f: a* j可靠,使用方便。
, X# x- C# D3 p2. 1
温度测量
; D  v/ o1 o1 U温度测量传感器采用DS18B20数字化温度传感器。
- i1 [" c2 Z3 P: B, Z! L, t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 .
% ?' |$ ]- X' I) Q5 b相比,工作电压5V ,采用12位分辨率。在0~50C范围
% n* y; P8 s9 f! }  n9 o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。
2.2
9 X- T2 q: \% `5 ]1 k湿度测量
# }( M& e/ l/ V6 q) W, q湿度测量采用HS1101A电容式湿度传感器。该
% |2 z* D2 E6 n传感器采用固态多树脂结构,响应快速,长期饱和后可
$ \$ s4 y* p* g4 d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
1 p/ a# `) e  o* }+ m2 ], \- e冲序列。经整形后的方波信号送入单片机的计数器,进
4 d8 ^2 z/ {; H, n& K' Y# Y行频率测量。单片机根据频率-湿度标定曲线将其转换
1 m# I: U6 i. n( ?4 l* }为相对湿度。实现了测量电路与单片机的直接数字接
3 W. B, @3 J) k6 t& J: V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