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摘 要：针对目前粮库温度监测系统布线复杂、维护困难等问题，介绍了一种以单片机MSP430f2274为控制核心的低功耗粮库无线温度监测系统，阐述了其工作原理，设计了软硬件系统。系统微处理器采用MSP430f2274，由无线射频芯片CC2500来接发数据，并同时运用CC2500内部集成的温度传感器来进行温度采集，不仅节省了成本，更大大提高了可靠性。
关键词：MSP430f2274；CC2500；粮库；无线温度监测
基于仓储过程中，高水分粮食堆积在一起极易升温发霉，提出一种粮库温度监测和控制的无线解决方案，采用无线射频芯片CC2500、MSP430f2274单片机，并直接利用CC2500内部集成的温度传感器进行温度采集，可以大大降低布线以及器件成本、易于维护、提高系统的可靠性，而且MSP430单片机与CC2500的低功耗特性可以大大降低使用成本。
1 系统结构设计
本系统采用点对多点的结构，由上位机、下位机、PC管理机组成。系统结构框图如图1所示。
1.1 上位机
组成模块：MSP430f2274单片机、CC2500芯片以及串口转换芯片等。上位机向下位机发送指令，有两种方式：1）轮循发送采集数据命令；2）接收PC管理机通过串口发来的命令（包括地址与设定参数等信息），然后发送给相应地址的下位机。上位机接收下位机数据，处理方式也有两种：1）处理后由LED显示器进行轮循显示；2）数据通过串行口传送到PC机中，由PC机管理、存储、显示数据。
1.2 下位机
组成模块：无线射频芯片CC2500、MSP430f2274单片机、LED显示模块，键盘和温控设备等。CC2500内部集成温度传感器，可实现-40～ +80℃范围的温度采集。由单片机处理后的采集温度数据，通过CC2500发送给上位机。下位机安装在各个粮仓以便测量粮仓的温度，把采集的数据通过无线方式传送到上位机。键盘设置下位机地址，LED显示设置地址，实时显示温度。
1.3 PC管理机
PC机通过串口与上位机连接。PC机发送采集数据的命令给上位机，上位机然后传送给下位机，下位机应答以后将数据通过上位机再传送给PC机，PC机接收到数据后对数据进行存储和处理，并对下位机地址進行管理。
2 系统硬件设计
2.1 主控芯片
MSP430f2274单片机是16位单片机，该单片机可用电池供电。其内部集成有12位A/D转换器、硬件乘法器、定时器、比较器等模块。
2.2 CC2500无线模块与温度采集模块
CC2500芯片通过引脚输出通知MCU。CC2500自带的WOR功能保证芯片在深度睡眠时周期性苏醒， 以便探听周围是否有信号，整个过程CPU不需中断。
2.3 上位机与PC管理机的串行通信模块
在本系统的上位机设计了一个串口与PC管理机进行通讯，通过MAX3221芯片与MSP430f2274构成的电路中实现了与微机的串行通信。由于MSP430f2274具有片内UART，所以实现串口通信相当容易。单片机与上位机进行通信的接口电平需要进行转换，因为其接口电平不同。串口通信电路的设计方案采用PC机的RS232接口电平与MAX3221实现单片机的TTL电平的转换。
3 系统软件设计
本系统软件设计有三部分组成：上位机、下位机、PC机管理的软件设计。
1）上位机软件的功能是初始化MCU以及CC2500无线模块，请求读取数据，通过串口接收PC机命令（包含下位机地址与设定参数等信息）或者通过无线模块接收下位机采集的数据，然后判断是否收到数据，验证数据解码正确后，并通过无线模块发送给对应地址的下位机，或对从下位机接收的数据传给PC机以进行輪循显示，起到中转站的作用。
2）下位机软件的功能是初始化MCU以及CC2500无线模块，采集粮库的温度数据，判断是否收到上位机发来的数据，并进行校验，数据正确后发出应答信号，将上位机发送的数据与刚刚采集的温度数据进行比较，若差值的绝对值超过阈值，则控制温控设备动作，再与设定参数进行比较，以达到所要求温度。数据从采集到发送过程：下位机每隔1min查询一次粮库的当前温度，与上位机上次接收的数据对比，当不同时，则对数据进行转换、打包，并通过I/O口发送给无线收发模块，然后无线收发模块再发送给上位机。数据的显示过程：将数据转换成BCD码后传到LED显示器，LED 显示数据。
3）PC管理机软件用VC++6.0进行开发，主要功能包括：系统初始化：系统主界面及温度数据显示；数据查询：查询检测点的历史数据；显示曲线：显示温度监测点的温度曲线；参数设定：设定温度监测点的最佳温度参数；温度检测：查询温度检测点的实时数据；存储打印：存储和打印温度检测点的历史数据。
4 结语
本文提出了一种基于无线射频芯片CC2500和MSP430f2274单片机粮库低功耗无线温度监测系统，可实现同时对多点温度的采集并进行无线传输，克服了有线监测系统线路多、布线复杂、维护困难等缺点，提高了粮库温度监测管理的效率。
参考文献：
[1] 沈建华，杨艳琴，翟晓曙.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社. 2004.
[2] Texas Instruments. CC2500[ EB/OL].2010-02-15.
[3] 郑长征.基于nRF905的粮库无线测温系统[J].微计算机信息，2007，（23）：284-285..
[4] 毛哲.谢兆鸿，等.粮情智能测控系统的研制[J].微计算机信息，2003，（6）：39-40.
关键词：MSP430f2274；CC2500；粮库；无线温度监测
基于仓储过程中，高水分粮食堆积在一起极易升温发霉，提出一种粮库温度监测和控制的无线解决方案，采用无线射频芯片CC2500、MSP430f2274单片机，并直接利用CC2500内部集成的温度传感器进行温度采集，可以大大降低布线以及器件成本、易于维护、提高系统的可靠性，而且MSP430单片机与CC2500的低功耗特性可以大大降低使用成本。
1 系统结构设计
本系统采用点对多点的结构，由上位机、下位机、PC管理机组成。系统结构框图如图1所示。
1.1 上位机
组成模块：MSP430f2274单片机、CC2500芯片以及串口转换芯片等。上位机向下位机发送指令，有两种方式：1）轮循发送采集数据命令；2）接收PC管理机通过串口发来的命令（包括地址与设定参数等信息），然后发送给相应地址的下位机。上位机接收下位机数据，处理方式也有两种：1）处理后由LED显示器进行轮循显示；2）数据通过串行口传送到PC机中，由PC机管理、存储、显示数据。
1.2 下位机
组成模块：无线射频芯片CC2500、MSP430f2274单片机、LED显示模块，键盘和温控设备等。CC2500内部集成温度传感器，可实现-40～ +80℃范围的温度采集。由单片机处理后的采集温度数据，通过CC2500发送给上位机。下位机安装在各个粮仓以便测量粮仓的温度，把采集的数据通过无线方式传送到上位机。键盘设置下位机地址，LED显示设置地址，实时显示温度。
1.3 PC管理机
PC机通过串口与上位机连接。PC机发送采集数据的命令给上位机，上位机然后传送给下位机，下位机应答以后将数据通过上位机再传送给PC机，PC机接收到数据后对数据进行存储和处理，并对下位机地址進行管理。
2 系统硬件设计
2.1 主控芯片
MSP430f2274单片机是16位单片机，该单片机可用电池供电。其内部集成有12位A/D转换器、硬件乘法器、定时器、比较器等模块。
2.2 CC2500无线模块与温度采集模块
CC2500芯片通过引脚输出通知MCU。CC2500自带的WOR功能保证芯片在深度睡眠时周期性苏醒， 以便探听周围是否有信号，整个过程CPU不需中断。
2.3 上位机与PC管理机的串行通信模块
在本系统的上位机设计了一个串口与PC管理机进行通讯，通过MAX3221芯片与MSP430f2274构成的电路中实现了与微机的串行通信。由于MSP430f2274具有片内UART，所以实现串口通信相当容易。单片机与上位机进行通信的接口电平需要进行转换，因为其接口电平不同。串口通信电路的设计方案采用PC机的RS232接口电平与MAX3221实现单片机的TTL电平的转换。
3 系统软件设计
本系统软件设计有三部分组成：上位机、下位机、PC机管理的软件设计。
1）上位机软件的功能是初始化MCU以及CC2500无线模块，请求读取数据，通过串口接收PC机命令（包含下位机地址与设定参数等信息）或者通过无线模块接收下位机采集的数据，然后判断是否收到数据，验证数据解码正确后，并通过无线模块发送给对应地址的下位机，或对从下位机接收的数据传给PC机以进行輪循显示，起到中转站的作用。
2）下位机软件的功能是初始化MCU以及CC2500无线模块，采集粮库的温度数据，判断是否收到上位机发来的数据，并进行校验，数据正确后发出应答信号，将上位机发送的数据与刚刚采集的温度数据进行比较，若差值的绝对值超过阈值，则控制温控设备动作，再与设定参数进行比较，以达到所要求温度。数据从采集到发送过程：下位机每隔1min查询一次粮库的当前温度，与上位机上次接收的数据对比，当不同时，则对数据进行转换、打包，并通过I/O口发送给无线收发模块，然后无线收发模块再发送给上位机。数据的显示过程：将数据转换成BCD码后传到LED显示器，LED 显示数据。
3）PC管理机软件用VC++6.0进行开发，主要功能包括：系统初始化：系统主界面及温度数据显示；数据查询：查询检测点的历史数据；显示曲线：显示温度监测点的温度曲线；参数设定：设定温度监测点的最佳温度参数；温度检测：查询温度检测点的实时数据；存储打印：存储和打印温度检测点的历史数据。
4 结语
本文提出了一种基于无线射频芯片CC2500和MSP430f2274单片机粮库低功耗无线温度监测系统，可实现同时对多点温度的采集并进行无线传输，克服了有线监测系统线路多、布线复杂、维护困难等缺点，提高了粮库温度监测管理的效率。
参考文献：
[1] 沈建华，杨艳琴，翟晓曙.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社. 2004.
[2] Texas Instruments. CC2500[ EB/OL].2010-02-15.
[3] 郑长征.基于nRF905的粮库无线测温系统[J].微计算机信息，2007，（23）：284-285..
[4] 毛哲.谢兆鸿，等.粮情智能测控系统的研制[J].微计算机信息，2003，（6）：39-40.