基于無線射頻通信技術(shù)的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、基于無線射頻通信技術(shù)的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)【摘要】針對基本氣象要素的檢測，設(shè)計了一種氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)以nRF905無線傳輸模塊和MSP430F149單片機為核心，由采集端、顯示端兩個部分組成，整體分為傳感器采集模塊、無線射頻通信模塊、微處理器模塊。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)基本氣象數(shù)據(jù)的測量、無線傳輸及實時顯示?！娟P(guān)鍵詞】無線射頻通信;MSP430F149;nRF905;氣象數(shù)據(jù)Abstract：Inviewofthebasicmeteorologicaldetection，wedesignasystemofmeteorologicaldataacq

2、uisition.nRF905wirelesstransmissionmoduleandMSP430F149MCUasthecoreofthesystemandthesystemconsistsofacquisitionpartanddisplaypart.Asawhole，thesystemincludessensoracquisitionmodule，wirelesscommunicationmoduleandthemicroprocessormodule.Thesystemcanrealizethefactionsofbasicmete

3、orologicaldatameasurement.KeyWords：Radiofrequencycommunication;MSP430F149;nRF905;Meteorologicaldata1.引言8自然環(huán)境時刻影響著人們的日常生活，而隨著氣候和環(huán)境問題的日益嚴峻，人們對于溫度、濕度、PM2.5等基本氣象環(huán)境要素愈加關(guān)注，更希望可以實時獲知一定范圍內(nèi)具體位置的要素信息。現(xiàn)今人們對于氣象環(huán)境信息的了解多來源于公共天氣預(yù)報，很難自己時刻了解具體位置的相關(guān)信息，而對于基本氣象數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)往往較為復(fù)雜，成本較高，不便于我們在日常生活中應(yīng)用。

4、所以，設(shè)計一種適合普通人使用的簡易高效氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就變得十分有意義。本文提出了一種簡易的基于無線射頻通信技術(shù)的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機MSP430F149為控制核心，采用nRF905實現(xiàn)無線射頻通信，主要目的是擴大信息監(jiān)測范圍，并提高整個系統(tǒng)的實用性與高效性。同時，在傳感器的選擇上，首先是最基本的溫度、濕度、氣壓傳感器，然后針對現(xiàn)實情況，重點選擇了粉塵傳感器、噪聲傳感器用來監(jiān)測倍受關(guān)注的霧霾天氣與噪聲污染。2.系統(tǒng)整體設(shè)計8該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，為實現(xiàn)利用無線射頻通信進行信息采集，系統(tǒng)包含采集端、顯示端兩個部分。采集端置

5、于檢測位置，通過相關(guān)傳感器進行數(shù)據(jù)采集，傳感器包括溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、粉塵傳感器以及噪聲傳感器，并且可以根據(jù)需要進行擴展。傳感器的輸出信息由MSP430F149進行處理，處理后的數(shù)據(jù)信息通過nRF905模塊的發(fā)射端進行信息發(fā)送輸出。顯示端先由nRF905模塊接收端接收來自發(fā)射端的無線傳輸信號，再把信息傳給MSP430F149單片機進行處理，之后測量結(jié)果在液晶LCD12864上進行顯示。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1無線通信模塊設(shè)計本系統(tǒng)主要是利用無線射頻通信技術(shù)進行采集數(shù)據(jù)傳輸，選用的是無線射頻通信模塊nRF905

6、。nRF905是Nordic公司推出的一款單片射頻芯片，具有三個工作頻段433、868、915MHz[1]，本系統(tǒng)采用433MHz頻段。nRF905采用的是VLSIShockBrust技術(shù)，使得nRF905能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，如此就不需使用昂貴的單片機進行數(shù)據(jù)處理/時鐘覆蓋[2]，同時速率可以由自己設(shè)定。在ShockBrust工作模式下，芯片可以自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC[3]，所以通信具有較高的準(zhǔn)確性。nRF905模塊采用SPI接口通信，而本設(shè)計中nRF905與單片機的通信采用模擬SPI接口代替硬件接口，這樣既簡化了電路結(jié)構(gòu)又降低了系統(tǒng)成本

7、。nRF905具有很低的電流消耗，在發(fā)射功率為-10dBm時，具有11mA的發(fā)射電流和12.5mA的接收電流[4]，在POWERDOWN模式下很容易實現(xiàn)節(jié)電。8nRF905的整體性能降低了MCU成本，實現(xiàn)了系統(tǒng)低功耗的特點，無線傳輸?shù)馁|(zhì)量與距離也能滿足實際需求。本系統(tǒng)的nRF905管腳圖及與單片機的連接如圖2所示。圖2nRF905管腳及單片機連接圖3.2微處理器模塊設(shè)計本系統(tǒng)中的微處理器模塊主要由MSP430F149單片機、DS1302時鐘、LCD12864液晶組成。該模塊控制著整個系統(tǒng)的運行，并且實現(xiàn)時間與測試數(shù)據(jù)的同時顯示。MSP430F

8、169單片機是TI公司開發(fā)的16位總線的帶FLASH的單片機，具有很高的性價比和集成度。該單片機內(nèi)置有12位的AD轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)設(shè)計中方便地把傳感器采集的模擬信號