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摘 要

基于MSP430设计制作的无线低功耗温度测量系统，能够测量和存储被测物体上多个节点的温度，主要由温度采集编码发射节点、基站接收模块、RS485中继器、数据转换电路及PC上位机组成。本系统利用DS18B20温度传感器进行被测节点温度采集，通过对被测节点温度数据进行编码，实现多个节点温度测量；通过NRF24L01实现温度数据无线传输；通过RS485中继器实现温度数据的长距离有线传送；最后通过RS485转USB模块将温度数据传输到基于Labview的上位机显示并存储当前温度值。温度采集编码发射节点采用MSP430F2011为主控芯片，通过定时采集发送实现低功耗，使用两节3V纽扣电池可供电2年以上，具有使用方便，适应性强，可靠性高，功耗低等特点，市场应用前景广阔。 

关键词：关键词：温度测量，无线通信，MSP430，低功耗，Labview

Abstract: A low power consumption wireless temperature measurement system is designed based on MSP430 in this thesis, with which the temperature of multiple nodes on the object under test can be measured and stored. The system is mainly composed of temperature acquisition coding launch nodes, base station receiving module, RS485 repeaters, data conversion circuits and PC. DS18B20 temperature sensor is adopted to collect the nodes temperature data, and when it is encoded, multiple nodes temperature measurement can be implemented. Wireless transmission of data is implemented by NRF24L01, long distance cable transmission of data is implemented by RS485 repeaters, and the current temperature value transmitted to PC by RS485 to USB converter is displayed and stored by Labview finally. The MSP430F2011 is used as the master control chip for temperature acquisition coding launch node, and low power c onsumption can be realized by timing data sending and collecting. The system can be powered over two years by two 3V button battery, and with advantages of easy to use, adaptable, high reliability, and so on, will have wide application prospect in the market.

Keywords: temperature measurement, wireless communication, MSP430,

low power consumption, Labview

目 录

1 引言 4

2 系统总体方案设计 4

2.1 系统总体方框图 4

2.2 MSP430单片机芯片 5

2.3 NRF24L01芯片 7

2.4 DS18B20温度传感器 7

3 系统硬件设计 8

3.1 温度采集编码发射节点 8

3.2 基站无线接收转RS485发送模块 11

3.2.1 电源模块 11

3.2.2 MSP430单片机处理单元 13

3.2.3 RS485串口通讯单元 13

3.2.4 防雷电路 14

3.3 RS485中继器 15

3.4 数据转换电路 16

3.5 PC上位机 16

4 系统的软件设计 17

4.1 温度采集编码发射节点程序设计 17

4.1.1 程序流程图 17

4.1.2 程序部分代码 18

4.2 基站接收模块程序设计 18

4.2.1 程序流程图 18

4.2.2 程序部分代码 18

4.3 上位机程序设计 19

4.3.1 程序流程图 19

4.3.2 程序部分代码 19

5 系统测试 20

总 结 24

参考文献 25

致 谢 26

附 录1 27

附 录2 31

引言

在工业、农业和消防等领域中，温度作为现场环境的一个重要参数，对其测量的精度、实时性、采集效率、非接触性和数据传输距离等都有着较高的要求。传统的测量方法多采用便携式测温仪和红外测温仪。便携式测温仪通常由温度检测探头、传输电路以及显示单元组成。温度检测探头中装有温度传感器，测量时将探头置于被测物体上，采用的温度传感器主要有热电偶和热敏电阻两种。热电偶是利用热电效应将温度变化转化成电势变化，通过计算或查表得到所对应的温度值。热敏电阻是利用其阻值随温度的变化而引起的电压变化，把物理量转化成模拟电量再通过A/D转换将模拟量转换数字量计算出相应的温度值；红外测温仪^[1]的测温是利用任何物体都会向外发出红外线辐射，当物体温度变化时辐射能也会随之变化的原理，将被测物体发射出的辐射能转换为电信号，信号经过处理电路后，按照一定计算方法将信号转换成温度值并显示出来。以上所述的测量方法采用的传感器都属于模拟传感器，输出信号与温度存在一定的函数关系，都需要将信号进行处理输出可供MCU可识别数字信号。在整个测温过程中，模拟信号在传输及处理过程中，容易受外界的干扰因而产生较大误差，并且两种测温仪都必须在现场进行测量，不便于温度的实时监测。近年来兴起的无线测温系统，集采集、处理、传送、显示与存贮于一体，正在逐渐的得到广泛的应用。本文将基于MSP430设计一款无线低功耗温度测量系统，能够测量和存储被测物体上多个节点的温度，具有使用方便，适应性强，可靠性高，功耗低等特点，市场应用前景广阔。

系统总体方案设计

系统总体方框图

设计的温度测量系统主要由温度采集编码发射节点、基站无线接收转RS485发送模块、RS485中继器、数据转换电路及PC上位机五部分组成，系统总体方框图如图1所示。

温度采集编码模块有被测物体温度采集模块和无线发送模块组成。数据远距离传输模块有基站无线接收转RS485发送模块和RS485中继器模块。数据处理显示存储模块有RS485转USB2.0模块组成、PC机和虚拟仪器模块组成。本设计本着安装方便、低功耗、可靠性高的原则在温度采集编码发射节点和基站接收模块分别采用了MSP430F2011和MSP430F149单片机作为核心处理芯片，基站无线接收转RS485发送模块采用了电源、信号隔离技术并设计了防雷电路，PC上位机是基于LabVIEW设计借助于PC机的硬盘存储温度数据。

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