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，

　　该单片机可以不使用外部晶振，采用内部数字控制时钟系统便能正常工作，进一步简化了外围电路的设计工作。同时，该型号单片机还带有SPI通信模块，可以方便地实现与外围设备的SPI通信，如与无线通信模块的通信^[6]。

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

　　1.3 无线通信模块设计

　　无线通信模块的作用主要是将照度计节点采集到的数据经无线方式发送到监控中心。考虑到整个无线照度计节点统一采用3.3V供电电压，并要求整个系统具有低功耗的特点，因此在无线通信模块的设计中，挑选了Nordic Semiconductor公司的同为3.3V供电，并具有低功耗模式的NFR24L01芯片。该芯片采用2.4GHz通信频率，实现单芯片无线收发作业。2.4GHz为全球开放的ISM频段，无需许可证便可使用。该芯片包括以下特点：MultiCeiverTM硬件提供同时6个接收机的功能，能达到2Mbit/s的高速无线传输速率，极大地降低了无线传输中的碰撞现象。增强的ShockBurstTM收发模式和串行接口可便于和各种MCU连接，可选择采用SPI方式与单片机进行通信。此外20脚4×4mm QFN封装方式，所需的外围元件也非常少，便于实现设计的小型化。NFR24L01芯片另一个最大的特点是采用低功耗解决方案，在2Mbit/s速率下收发的峰值电流分别为12.5mA和11mA，待机模式下功耗仅32uA，并能实现快速唤醒和模式切换^[7]。无线通信模块的原理图如图6所示。

　　在无线通信模块设计中，除了供电部分外，需要外接一个16MHz外部晶振，此外在外接天线时需配置相应的电感。此外NFR24L01与单片的通信采用SPI方式。

2 软件系统的设计

　　无线照度计节点的主要功能是采集被测环境的光照强度，并通过无线通信模块将数据上传至监控中心。因此软件系统的设计主要是对模拟信号的采集和对无线通信模块的控制两方面，并要求兼顾低功耗的需求。

　　2.1 A/D功能模块设计

　　本设计中采用MSP430G2553内建的10位A/D转换器实现对LX1971可见光传感器输出信号的采集。MSP430G2553内部的AD转换器为逐次逼近型(SAR)AD转换器，可以通过软件设置该AD转换器的采样以及参考源。高达200KSPS的采样转换率和10位的精度，针对可见光这样变换频率较低的信号进行采集已足够。其参考源可以选择片上参考电压(1.5V或2.5V)，在本设计中采用片上2.5V参考源。该功能模块软件流程图如图7所示。