基于MSP430无线照度计节点的设计

作者：李立早时间：2014-11-27 来源：电子产品世界收藏

编者按：　　摘要：本文设计和实现了以MSP430单片机为核心控制器的无线照度计节点。该无线照度计节点采用LX1971可见光传感器作为照度探测器，采用MSP430G2553作为控制核心，并通过NRF24L01无线通讯模块实现数据的无线传输。实验表明，该无线照度计节点能准确地测量相应环境的光照强度，并具有低功耗的特点。　　引言　　照度计是测量环境光照强度的一种测量仪器。通常采用的照度计多为手持式，市场上常见如台湾泰仕、美国福禄克以及优利德等品牌。手持式照度计具有精度高、测量准确等优点，但当被测环境面积较大时，

　　其采用的电流输出方式可以方便地将输出信号转换为电压信号，无需调理电路，可直接与单片机连接。其功能框图如图3所示。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/266059.htm

　　从图3(a)中可以看出，LX1971具有两路电流输出(SNK和SRC)。为了将电流信号转换为电压信号，可以根据增益范围的需要选择合适的电阻(5KΩ到50 KΩ)，并按照图中的连接方法，选择一路或两路方式接入电阻。LX1971两路输出端电压随光照强度变化关系如图3(b)所示，SNK端电压随光照强度增强而减小，SRC端电压随光照强度增强而增大。有赖于LX1971芯片中集成的精确内部增益放大器和平方根转换功能，大大缩减了外围电路的设计复杂性和难度。该芯片与核心控制器连接方式如图4所示。

　　根据环境最大照度对应电流值和核心控制器A/D转换器输入量程，确定电阻R1和R2的值，并通过调节电容C1改变响应时间。

　　本文设计的照度计节点主要用于阅览室等室内环境照度的监控，根据民用建筑照明设计标准^[4]，一般阅览室内照度不超过300Lux。因此本文设计的照度计测量范围选择为0~300Lux，根据式1所示，1Lux对应的电流值约为0.05uA，为满足A/D转换器分辨率的要求，图3中电阻R2选择为100kΩ，使得1Lux对应5mV电压输出，再通过调节电阻R2确保电压输出在A/D转换器测量范围之内。

　　1.2 核心控制器的选择

　　为了确保无线照度计节点能在电池供电情况下连续工作较长时间，因此整个系统必须考虑采用低功耗器件，核心控制器选择采用德州仪器公司(Texas Instruments)的MSP430G2553单片机，该单片机为16位低功耗单片机。该芯片采用3.3V供电，具有5种节能模式可供选择。在待机模式下，电流值仅为0.5uA，而在休眠模式下，电流消耗仅需0.1uA。该芯片采用20脚TSSOP封装方式，体积较小，便于节点的设计小型化。此外，该芯片集成了10位内建A/D转换器，采样率达200KSPS，对模拟信号的采样和转换已足够^[5]。该芯片功能模块图如图5所示。