基于CC2480的土壤溫度和水分梯度測(cè)量系統(tǒng)
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2．2 無(wú)線數(shù)據(jù)通信電路
CC2480是TI公司出品的一款支持ZigBee協(xié)議的射頻芯片，具有較低的功耗，在待機(jī)模式下只有低于0．6μA的電流損耗。與其前代CC2430芯片類似，不同的是CC2480自帶有ZigBee協(xié)議棧，并且支持TI公司的10個(gè)Simple API，通過(guò)SPI／UART接口可以和任意一款主控芯片之間實(shí)現(xiàn)交互通信。使用靈活性強(qiáng)，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜度，可以更好地支持多傳感器智能網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。CC2480可以在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)中的通用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。CC2480接口電路如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/194710.htm
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)主要是按功能塊劃分為若干個(gè)模塊進(jìn)行編寫設(shè)計(jì)，主體循環(huán)就是對(duì)各個(gè)功能函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理以及無(wú)線通信與發(fā)送。整個(gè)軟件的編寫使用的是靈活性強(qiáng)、可讀性和可移植性強(qiáng)的C語(yǔ)言，在IAR for MSP430集成開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)和最終調(diào)試。
主要的函數(shù)包括主函數(shù)、溫度測(cè)量、水分測(cè)量、溫度測(cè)量線性化校正、數(shù)據(jù)發(fā)送格式處理、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軌K，以及RS232／RS485底層驅(qū)動(dòng)。溫度測(cè)量功能塊實(shí)現(xiàn)的是對(duì)PT100電橋測(cè)溫電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果功能；水分測(cè)量功能塊負(fù)責(zé)將對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成實(shí)際水分值，并進(jìn)行存儲(chǔ)；溫度測(cè)量線性化校正功能塊通過(guò)查詢鉑熱電阻的線性校正表來(lái)提高溫度測(cè)量的精度；數(shù)據(jù)發(fā)送格式處理功能塊完成對(duì)土壤溫度、水分?jǐn)?shù)據(jù)的打包處理；無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能塊主要是通過(guò)對(duì)CC2480協(xié)處理器的控制函數(shù)和協(xié)議棧的調(diào)用完成數(shù)據(jù)的無(wú)線發(fā)送。各個(gè)子函數(shù)之間保持各自獨(dú)立完整性，能在主函數(shù)中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫調(diào)用。
為了適應(yīng)于無(wú)人值守的野外使用，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置好看門狗定時(shí)時(shí)間。同時(shí)為了節(jié)約能耗、延長(zhǎng)電池壽命，需要充分利用MSP430F149的低功耗控制模式，在進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換時(shí)可選用低頻率時(shí)鐘以及關(guān)閉CPU，或者在CPU數(shù)據(jù)處理時(shí)關(guān)閉ADC。在不需要測(cè)量時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)入極低功耗模式節(jié)省能耗。測(cè)量節(jié)點(diǎn)程序流程如圖7所示。
結(jié)語(yǔ)
本土壤溫度、水分梯度測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)特殊土壤梯度方式鋪設(shè)土壤溫度、水分傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)于立體式土壤溫度、水分的測(cè)量。選用了廉價(jià)可靠、性能出色的傳感器，可滿足大規(guī)模布設(shè)的要求。通過(guò)相應(yīng)的軟件校正消除非線性誤差，在一定范圍內(nèi)提升到比較高的測(cè)量精度，滿足了設(shè)計(jì)要求。前端多路土壤傳感器信號(hào)通過(guò)低功耗多路模擬開關(guān)依次選通，送入低功耗高性能的MSP430F149的12位A／D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)最終完成測(cè)量所得數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。通過(guò)對(duì)MSP430F149的低功耗模式配合，各個(gè)低功耗器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)整體系統(tǒng)的能耗控制，也為野外無(wú)人值守情況下的長(zhǎng)時(shí)間電池供電提供了保障。本系統(tǒng)可適用于大規(guī)模野外無(wú)人值守情況下的土壤溫度、水分連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)以及農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境檢測(cè)等多種場(chǎng)合。
評(píng)論