基于MSP430和CC2530的温室大棚数据采集系统设计

用于电路初期的测试、与上位机间的数据传输。串口芯片采用Silicon公司推出的USB接口与RS232接口转换器CP2102.CP2102是一款高度集成的USB—UART桥接器，提供一个使用最小化元件和PCB空间来实现RS232转换USB的简便解决方案，包含了USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的异步串行数据总线。其中USB选用目前比较通用Micro-USB，在两根数据线D+和D-上采用SP0503BAHT保护，用于抑制静电阻抗和其它瞬态电压，帮助保护数据、信号或者控制线路的模拟输入。

　　2.3接有传感器的CC2530无线模块电路

　　接有传感器的CC2530的无线模块电路如图4所示。此模块设计利用CC2530连接温湿度传感器AM2301、二氧化碳传感器TGS4161和光照传感器BH1750，实现对温湿度、二氧化碳浓度和光照强度的测量。由于温室大棚内一天之中的环境变化不是特别明显，通过实际考察，推算出各个环境变量的测量时间间隔。温湿度的测量为10分钟一次，二氧化碳的测量为2小时一次，光照强度为30分钟一次，其它时间模块均处于低功耗的睡眠状态。当10分钟定时时间到时，模块从睡眠唤醒，对温室大棚内的温湿度进行采样测量，将数据发送至CC2530路由节点，发送成功后继续进入睡眠状态；30分钟定时时间到时，模块从睡眠唤醒，对温室大棚内的光照强度进行采样测量，将数据发送至CC2530路由节点，发送成功后继续进入睡眠状态；2小时定时时间到时，模块从睡眠唤醒，对温室大棚内的光照强度度进行采样测量，将数据发送至CC2530路由节点，发送成功后继续进入睡眠状态；这样就完成了对温室大棚内3种环境要素的测量。

　　图4 接有传感器的CC2530电路图

　　AM2301数字温湿度传感器采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。AM2301的供电电压为5 V，为4针单排引脚封装。传感器上电之后，要等待1 s以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。AM2301的引脚2为数据线DATA，用于CC2530与AM2301之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，测量精度分别为温度16bit，湿度16bit.

　　TGS4161是由半导体气体传感器制造商Figaro几年前推出的一款长期稳定工作的二氧化碳传感器，供电电压为5 V，它由置于衬垫上的对二氧化碳敏感的固态电解质构成，并配有加热器，以减小环境温度改变对测量的影响；TGS4161非常脆弱，一个持续流经高阻抗传感器核心的电流就会烧毁它，所以设计中选用TLC271对传感器进行保护。传感器输出电平端通过TLC271与CC2530的AD端口P0_0相连接。

　　BH1750是一种不区分光源的数字型环境光强度传感器，供电电压为3.3 V，采用两线式串行总线接口的集成电路，根据收集的光线强度数据进行环境监测，具有1—65535lx（lx为光照强度单位）的高分辨率，可支持较大范围的光照强度变化。设计的模块中，BH1750的SCL、SDA引脚分别与CC2530的P1_4和P1_5相连接。

　　2.4锂电池供电电路

　　考虑到在温室大棚内使用CC2530需要在无人值守的情况下工作，连接传感器的CC2530以及CC2530路由节点均使用锂电池供电。锂电池供电电路如图5所示，左边部分为锂电池转3.3 V电路，右边部分为锂电池转5 V电路，转换芯片选用LTC3440.

　　图5 锂电池供电电路

　　本设计采用市面上最常用的锂电池作为电源，可充电的锂离子电池的额定电压为3.6 V.锂离子电池的放电曲线平坦，可以保证CC2530模块收发数据时具有更好的线性特征。Linear Teehnology公司的LTC3440是一种高效率、固定频率、降压-升压型的DC/DC转换器，能够用单个电感器调节输出电压，使其高于、低于或等于输入电压，其输入和输出的电压范围均为2.5～5.5 V.LTC3440在所有的工作模式下都具备连续传送功能，非常适用于延长单节锂电池或者镍氢电池的工作时间。其中锂电池转3.3 V电压用来给CC2530无线模块、BH1750传感器供电，锂电池转5 V用来给TGS4161传感器和AM2301传感器供电，如果接有CC2530模块的MSP430F149模块不与上位机间进行通讯，也可采用锂电池转3.3 V供电。

　　3系统软件设计

　　本系统中MSP430F149的开发环境为IAR Embedded Workbench Evaluation for MSP430 5.30，CC2530的开发环境为IAR Embedded Work beneh for 8051 8.10 Evaluation.CC2530所使用的协议栈为TI公司的ZStaek-CC2530-2.3.0-1.4.0.系统的软件流程图如图6所示，其中左边为与CC2530相连接的MSP430F149软件流程图，右边为连接传感器的CC2530数据采集发送流程图。

　　图6 系统软件流程图

　　4结论

该温室大棚数据采集系统以MSP430F149与CC25