基于GPRS的熱計(jì)量室溫采集儀設(shè)計(jì)

摘要：室溫采集是供熱企業(yè)整體掌握供熱情況的判斷依據(jù)，本設(shè)計(jì)通過高精度溫度傳感器進(jìn)行用戶的室溫采集并存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，可通過GPRS把數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，采用低功耗設(shè)計(jì)，本地LCD液晶顯示溫度、時(shí)間及信號(hào)強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用在供熱計(jì)量系統(tǒng)中。

引言

　　為解決城鎮(zhèn)供熱企業(yè)在供熱過程中遇到的用戶室溫度不易采集問題。本文根據(jù)實(shí)際的企業(yè)需求研發(fā)了無線用戶室溫采集儀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶與供熱企業(yè)的有效聯(lián)系，使供熱企業(yè)能夠真實(shí)掌握用戶室內(nèi)溫度變化情況，及時(shí)了解供熱效果，為供熱企業(yè)合理執(zhí)行政策和避免能源浪費(fèi)提供科學(xué)的管理依據(jù)，從而提高供熱服務(wù)質(zhì)量。

1 總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　在進(jìn)行室溫?zé)o線采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，本文考慮到其具有如下特點(diǎn)：1 低功耗，溫度采集要在整個(gè)供暖期間進(jìn)行使用，為了保證采集到的數(shù)據(jù)的完整性，避免充電次數(shù)，所以必須設(shè)計(jì)成低功耗產(chǎn)品。2 無線傳輸，考慮到應(yīng)用的分散性，本設(shè)計(jì)采用通過GPRS進(jìn)行傳輸，不用考慮的居民小區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)的布置。3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，按企業(yè)對采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)要求，每小時(shí)溫度數(shù)據(jù)都有完整，本設(shè)計(jì)把每小時(shí)的溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EEPROM里，避免數(shù)據(jù)的丟失。

2 硬件設(shè)計(jì)

　　采用MSP430為控制器，原因是MSP340在低功耗省電方面表現(xiàn)出色，并且在惡劣條件下工作性能穩(wěn)定

2.1 結(jié)構(gòu)框圖

　　如圖1所示。

2.2 主要芯片介紹

2.2.1 MSP430 的特點(diǎn)

　　TI工公司的MSP430單片機(jī)具有超低功耗特點(diǎn)的16位單片機(jī)，在此選用MSP430F149其功耗已經(jīng)達(dá)到了微安級(jí)。(1)功能強(qiáng)大的CPU內(nèi)核：16位CPU和高效的RISC于指令系統(tǒng)，無外擴(kuò)的數(shù)據(jù)地址總線，在8MHz時(shí)可達(dá)到125nS的指令周期，具有16個(gè)快速響應(yīng)中斷，能及時(shí)處理各種緊急事件。(2)豐富的片內(nèi)外圍功能模塊：12位的A /D轉(zhuǎn)換器ADC12，ADCl2模塊內(nèi)包括采樣/保持功能的ADC內(nèi)核、轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)邏輯、內(nèi)部參考電平發(fā)生器、多種時(shí)鐘源、采樣及轉(zhuǎn)換時(shí)序電路。有8個(gè)外通道，4個(gè)內(nèi)通道，高達(dá)200kbps的采樣速率，多種采樣方式。兩路USART通訊串口，可用于UART模式和SPI工模式;片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器，6個(gè)并行口Pl-P6，48條I/O口線，其中P1，P2具有中斷能力。(3)多種節(jié)能模式：其中LPM 4數(shù)據(jù)保持模式僅耗電0.1 uA，工作狀態(tài)耗電為200uA。從低功耗模式到工作狀態(tài)只需以6uS。其具有64K的FLASH，用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。

2.2.2 M590介紹

　　M590 通信模塊是一款Dual Band 的GSM/GPRS 工業(yè)無線模塊2，提供短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，在各種工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。特點(diǎn)：

　　● 雙頻：900 / 1800 MHz網(wǎng)絡(luò)兼容性好;

　　● 經(jīng)全球認(rèn)證的GPRS;

　　● R4協(xié)議工作溫度：-40~+80℃超寬工作溫度，戶外應(yīng)用更安全;

　　● 可靠性高：特殊EMI/EMC設(shè)計(jì)，適用于惡劣電磁環(huán)境;

　　● 支持多種協(xié)議棧：TCP / UDP / FTP / DNSTCP協(xié)議棧支持客戶端模式、服務(wù)器模式、混合模式支持多路鏈接。

2.3 硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 注意硬件電路設(shè)計(jì)

　　MSP430通過串口的RXD和TXD 和M590相連接。M590電路設(shè)計(jì)如圖2。SIM卡電路設(shè)計(jì)如圖3。

2.3.2 M590硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　(1) 模塊采用2.85V 的I/O 電源系統(tǒng)，所有I/O 口的最高輸入限制電壓最大不能超過3.3V，否則可能損壞模塊I/O 口。