基于MSP430单片机的无线环境探测系统设计-电子信息工程本科毕业设计.doc

1、-本科毕业设计（论文）（ xx 届 ）题 目 基于 MSP430 单片机的无线环境探测系统设计学 院 物理与电子工程学院专 业 电子信息工程班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 台州学院毕业设计（论文）基于 MSP430 单片机的无线环境探测系统设计Based on the MSP430 MCU of wireless environment detection system design学生姓名：Student: 指导老师：Advisor: Experimentalist xxxx 学院物理与电子工程学院School of Physics MSP430F149; Sensors; d

2、etectionxxx 学院毕业设计（论文）目 录目 录 III1 引言 12方案设计与论证 22.1设计内容和要求 .22.2设计硬件电路方案 .42.2.1控制器 42.2.2无线收发模块 82.2.3湿度传感器 102.2.4光敏传感器 102.2.5温度传感器 112.2.6酒精气体浓度传感器 122.2.7集成运放 122.2.8电源模块 132.2.9显示器 132.3总结 .143系统调试 143.1调试设备和实验环境 .143.1.1 实验测试的仪器设备 143.1.2 实验测试的环境 153.2调试方案 .153.3调试结果 .164PCB 和实物图 .165总结和展望 16

3、参考文献 18谢 辞 19附件 20xx 学院毕业设计（论文）11引言作为物联网技术的基础，无线技术必将是首先应当被人们所认知与了解的 1。无线通信系统就是用电信号（或光信号）传递消息的各个所需设备的综合，其基本组成框图如图 1-1 所示。信源发出的语音、文字、图像等消息首先通过变换器中的输入变换器变为基带信号，再经过变换器中的调制设备变换为可在信道中传递的频带信号，经信道传送到接收端，再经过相反的过程，最后到达信宿。这就是一个无线通信过程的简单描述 2。信源 变换器 信道 反变换器 信宿噪声源图 1-1 无线通信系统组成框图回顾通信发展的历史，我们发现了一个非常有趣的过程：1832 年莫尔斯

4、发明了电报，它传送的信息是由众所周知的点划码组成的，即人类最早的通信是采用数字方式进行的 3。以后贝尔又发明了电话，并由此造就了一个电信产业。一个多世纪以来，以电话服务为主的电信业走上了一条成功之路，取得了极大的发展。然而随着人类社会的发展，电信业务也从早期的电报、电话发展到今天多种业务并存的局面，通信的规模也发生了翻天覆地的变化 4。现今，无线通信技术是当前最热门的技术之一 5。人们之间的相互沟通，一般是通过手持电话来实现，突破了空间上的隔离 6。这些都是无线通信技术发展的成果。现在几乎所有电子设计的每个领域，都已经启用无线通信技术。目前，近距离无线通信技术比如，无线局域网 Wi-Fi、蓝牙

5、和一些专用标准（如 Adhoc 网等）的产品。一些大公司在积极研究和制定一些新的无线组网通信技术标准，如无线USB、超宽带通信 UWB 和 WiMAX 等，来开拓市场和在应用领域普及。无线传输技术的应用越来越被各行各业所认可。它安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控技术采用无线传输方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、xx 学院毕业设计（论文）2森林防火、公园、景区、厂区、小区、等领域得到了广泛的应用 7。“物联网 8”是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The internet of th

6、ings”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID） 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络 9。“物联网”的概念最早出现于 1995 年，至今已有 15 年的时间，但是当时并没有引起世人的关注。自 2008 年出现金融危机之后，以美国为首的发达国家纷纷抛出新的高科技概念，期望通过新一轮的科技创新引领经济

7、走出低谷。于是物联网作为新一轮经济振兴计划的核心，得到了美国、欧洲和日本、韩国等发达国家和地区的高度重视。我国 20 世纪末即启动了射频识别的重大工程项目，从那时至 2004 年，每年都有相应的重点工程项目组织实施。同时，在国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020 年） 和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域，凸显了我国对物联网的高度重视。2009 年温总理视察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话， “物联网”的概念在国内学术界、企业界乃至政府部门迅速升温 10。2方案设计与论证2.1设计内容和要求该设计的内容是实现距离大约为 10 米的无线环境探测

8、。由下位机采集温度、湿度、亮度、酒精气体浓度的数据至上位机，从而达到数据通过非接触式的方式在上下位机之间进行不间断的信息传递，该课题包含软、硬件两个方面。硬件设计思路框图如图 2-1 所示：硬件方面：硬件平台设计包括传感器部分、无线收发部分以及单片机最小系统等。选择 MSP430F149 作为单片机芯片，1602 液晶作为显示模块，通过 PT2262（无线发送芯片）与 PT2272（无线接收芯片）进行通信。经过研究得出只需要将由 IAR xx 学院毕业设计（论文）3Embedded Workbench 软件编写的程序，对相应的收发模块接口进行输入与输出数据，通过单片机发送指令，实现对单片机整个

9、硬件系统的控制和显示。至于其余的就由硬件设备来自行处理。M S P 4 3 0 F 1 4 9温度采集湿度采集亮度采集酒精浓度采集电源M S P 4 3 0 F 1 4 9电源液晶显示液晶显示无线发送模块无线接收模块图 2-1 硬件设计框图首先确定系统整体架构，该系统由电源、单片机最小系统、无线收发模块、1602 液晶组成。电源模块是用来把电压转化成单片机的工作电压，1602 液晶是用来显示无线收发端的数据，单片机是用来处理指令并执行相应的操作，例如数据的收发、控制和显示。其次，是对于采集数据的各种传感器的选择。DS18B20 作为一款既便宜又高精度的温度采集传感器备受人们的亲睐，所以本设计毫

10、无疑问的选择了该传感器作为温度采集的传感器。对于湿度、亮度两种环境数据的采集，本系统采用比较廉价的敏感电阻作为传感器测量环境数据。湿敏电阻与 555 电路结合可以设计出以采集脉冲频率的方式探测环境中湿度的大小的湿敏探测模块，湿度越大，其采集的频率就越低，两者成反比。根据软件可以很方便的设计出自己想要的量程以及湿度单位的大小。光敏电阻与一个阻值与其相似的电阻串联，两头接上电源与地，从两电阻中间截取电压进行测量，判断电压大小即可知道亮度的情况。酒精气体浓度的传感器选择则由当下性价比比较高且使用者数量较多的一款酒精气体浓度传感器即可，本系统采用 MQ-3 型号的酒精气体浓度传感器，只需搭建好典型电路

11、，测量输出点的电压即可判断酒精浓度的大小，电压越大，则酒精浓度越高。不得不提的是对于上述两种通过采集电压来判断亮度与酒精气体浓度的电压采集，必须在其电压输出端通过集成运放接成射随器的工作方式来调整其输出电阻的大小，输出电阻越小，则其xx 学院毕业设计（论文）4接入 MSP430F149 单片机的自带 A/D 转换 I/O 口后其输入电阻越小，这样就可以将采集点的电压尽可能准确地输入单片机进行数模转换从而得出准确的数据。软件方面：软件平台的构建、应用程序的实现是本文的主要内容。本课题选择TI 公司的 IAR Embedded Workbench 软件，我们通过使用 IAR Embedded Wo

12、rkbench软件编写无线收发程序，生成所需要的控制命令发送的软件平台，在此软件平台上实现对单片机系统的控制和显示。该系统对于软件方面的应用主要包括对计数器以及 A/D 转换的寄存器的应用。该系统发送端运行流程图如下图 2-2 所示：开始环境数据采样是否发送完整发送数据YN图 2-2 发送流程图该系统接收端运行流程图如下图 2-3 所示：开始启动无线接收显示数据YN是否接受到数据图 2-3 接收流程图xx 学院毕业设计（论文）52.2设计硬件电路方案2.2.1控制器该系统的初衷就是做一款可以持续收发多种数据的上下位机，传输距离大约为10 米。由于数据在空气中传递时需要电源提供比较大的功率，而且

13、发送的数据越多，检测时所需主控芯片的 I/O 口就必须越多，通过多次筛选，MSP430F149 单片机就成为了一款不错的选择 11。MSP430 系列单片机是美国德州仪器（TI）1996 年推向市场的一种 16 位超低功耗的混合信息处理器（Mixed Signal Processor） ，其中包括一系列器件，针对不同的应用而由不同的模块组成。系列的全部成员均软件兼容，可通过公共软件库、设计技术及开发工具，方便地在系列中的各种型号间移植 12。引脚图如图 2-4 所示。图 2-4 MSP430F149 引脚图按照功能，MSP430F149 的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O

14、口、控制和复位等 13。1多功能 I/O 口MSP430F149 有 6 个 I/O 端口：P1P6，每个端口有 8 个管脚。每个管脚可以单独设置成输入或输出，并且每个管脚都可以进行单独的读或者写。P1 和 P2 端口具有中断功能，P1 和 P2 端口的每个管脚都可以单独设置成中断，并且可以设置成上升xx 学院毕业设计（论文）6沿或者下降沿触发中断。P1 端口的所有管脚共用一个中断向量，同样 P2 端口的所有管脚也共用一个中断向量。（1）MSP430F1XX 系列单片机的 I/O 端口主要有以下特征：每个 I/O 端口可以独立编程设置。输入/输出可以任意结合使用。P1 端口和 P2 端口的中断

15、功能可以单独设置。有独立的输入/输出寄存器。（2）下面对 MSP430F149 单片机端口进行详细描述：MSP430F149 的 P1 端口P1 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/输出的组合。P1 端口具有中断功能，每个管脚都可以单独设置中断方式，中断的触发可以设置成上升沿触发，也可以设置成下降沿触发。P1 端口的功能设置是主要设置 P1DIR、P1IE、P1IES、P1IFG、P1IN、P1OUT 和 P1SEL 等 7 个寄存器。MSP430F149 的 P2 端口P2 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/输出的组合。P2 端口

16、具有中断功能，每个管脚都可以单独设置中断方式，中断的触发可以设置成上升沿触发，也可以设置成下降沿触发。P2 端口的功能设置是主要设置 P2DIR、P2IE、P2IES、P2IFG、P2IN、P2OUT 和 P2SEL 等 7 个寄存器。MSP430F149 的 P3 端口P3 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/输出的组合，P3 端口主要设置 P3DIR、P3IN、P3OUT 和 P3SEL 等 4 个寄存器。MSP430F149 的 P4 端口P4 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/输出的组合。P4 端口主要设置 P4DIR、P4

17、IN、P4OUT 和 P4SEL 等 4 个寄存器。MSP430F149 的 P5 端口P5 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/输出的组合。P5 端口主要设置 P5DIR、P5IN、P5OUT 和 P5SEL 等 4 个寄存器。MSP430F149 的 P6 端口P6 端口的每个管脚都可以设置成输入或者输出方向，并且可以实现任意输入/xx 学院毕业设计（论文）7输出的组合。P6 端口主要设置 P6DIR、P6IN、P6OUT 和 P6SEL 等 4 个寄存器。2基础时钟与低功耗时钟模块是 MSP430 系列单片机不可缺少的模块，时钟模块可以使单片机实现不同的低功

18、耗应用，不同的器件具有不同的时钟模块，一般来说 MSP430F1XX 的时钟模块主要由高速晶体、低速晶体和数字控制振荡器（DCO）等期间构成。高速晶体、低速晶体和 DCO 等器件通过 MSP430F1XX 时钟模块产生三个不同的时钟供不同的模块使用，产生的时钟为：辅助时钟（ACLK） 、主系统时钟（MCLK）和子系统时钟(SMCLK)。由于时钟模块产生三个不同的时钟信号，这样可以采用不同的时钟从而达到低功耗的目的。一般说来，系统的功耗和系统的工作频率成正比关系，这样可以在低功耗应用情况下选用低速晶体。如果系统对运算要求比较高，则可以选用高速晶体产生较高的主系统时钟供给 CPU，以满足运算要求。

19、如果对系统的实时性要求比较高，则可以采用 ACLK 时钟，总的来说，应该根据不同的应用来选择适当的时钟。3定时器模块定时器在单片机系统中是非常重要的部分，它在事件控制与管理方面有着重要的应用。MSP430F149 单片机主要有看门狗、定时器 A（Timer_A）和定时器B（Timer_B）等模块。4比较器模块MSP430F1XX 系列单片机中的大部分型号都带有比较器模块（比较器 A） 。比较器A 支持 A/D 转换、电压监控和外部模拟信号的监控。比较器 A 主要有以下特点：（1）方向和非反向的终端输入复用器。（2）比较器输出有软件选择的 RC 滤波器。（3）比较器的输出可以作为定时器 A 的捕

20、获输入。（4）端口输入缓冲由软件控制。（5）具有中断功能。（6）可选择参考电压的产生。（7）比较器和参考电压的产生可关闭。5FLASH 模块MSP430F1XX 系列单片机的 FLASH 模块可以按比特、字节和字访问，并且可以进行编程和擦除。FLASH 模块有一个集成控制器用来控制编程和擦除操作。xx 学院毕业设计（论文）86USART 模块MSP430F1XX 系列单片机里提供的串口通信模块为 USART。该模块既可以作为UART 使用，提供异步通信功能；也可以作为 SPI 使用，提供同步通信功能。7ADC 模块在 MSP430F149 单片机里有 ADC 模块，在该系列单片机里，ADC 模

21、块为 12 位的SAR 核、采样选择控制、参考产生和 16 位的转换控制缓冲区 1415 。2.2.2无线收发模块PT2262/PT2272 是 台 湾 普 城 公 司 生 产 的 一 种 CMOS 工 艺 制 造 的 低 功 耗 低 价 位通 用 编 解 码 电 路 ， PT2262/PT2272 最 多 可 有 12 位 (A0-A11)三 态 地 址 端 管 脚 (悬空 ， 接 高 电 平 ， 接 低 电 平 )， 任 意 组 合 可 提 供 531441 种 地 址 码 ， PT2262 最 多 可有 6 位 (D0-D5)数 据 端 管 脚 ,设 定 的 地 址 码 和 数 据 码

22、从 17 脚 串 行 输 出 ， 可 用 于 无线 遥 控 发 射 电 路 。 编 码 芯 片 PT2262 发 出 的 编 码 信 号 由 ： 地 址 码 、 数 据 码 、 同 步 码 组 成 一 个 完整 的 码 字 ， 解 码 芯 片 PT2272 接 收 到 信 号 后 ， 其 地 址 码 经 过 两 次 比 较 核 对 后 ，VT 脚 才 输 出 高 电 平 ， 与 此 同 时 相 应 的 数 据 脚 也 输 出 高 电 平 ， 如 果 发 送 端 一 直 按住 按 键 ， 编 码 芯 片 也 会 连 续 发 射 。 当 发 射 机 没 有 按 键 按 下 时 ， PT2262 不

23、 接 通 电源 ， 其 17 脚 为 低 电 平 ， 所 以 315MHz 的 高 频 发 射 电 路 不 工 作 ， 当 有 按 键 按 下 时 ，PT2262 得 电 工 作 ， 其 第 17 脚 输 出 经 调 制 的 串 行 数 据 信 号 ， 当 17 脚 为 高 电 平期 间 315MHz 的 高 频 发 射 电 路 起 振 并 发 射 等 幅 高 频 信 号 ， 当 17 脚 为 低 平 期 间315MHz 的 高 频 发 射 电 路 停 止 振 荡 ， 所 以 高 频 发 射 电 路 完 全 收 控 于 PT2262 的 17脚 输 出 的 数 字 信 号 ， 从 而 对 高

24、频 电 路 完 成 幅 度 键 控 （ ASK 调 制 ） 相 当 于 调 制 度为 100 的 调 幅 。图 2-5 PT2262 引 脚 图xx 学院毕业设计（论文）9图 2-6 PT2272 引 脚 图图 2-7 PT2262 发送模块原理图作用：将单片机接收到的温度、湿度、亮度、酒精浓度等数据发送出去。xx 学院毕业设计（论文）10图 2-8 PT2272 接收模块原理图作用：将 PT2262 发送的数据接收，经过电压转换电路输入到单片机中。2.2.3湿度传感器湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有：氯化锂湿敏电阻，有

25、机高分子膜湿敏电阻。图 2-9 湿敏电阻 HS1101HS1101,基于独特工艺设计的电容元件。全互换性，在标准环境下不需校正，长时间饱和下快速脱湿，可以自动化焊接，包括波峰焊，高可靠性与长时间稳定性，专利的固态聚合物结构，可用于线性电压或频率输出，反应快速。xx 学院毕业设计（论文）11图 2-10 湿度测量模块原理图作用：在输出端产生一个脉冲频率，通过单片机计数器测量其频率，频率越大，湿度越低，从而达到测量附近湿度的效果。2.2.4光敏传感器光敏电阻器又称光导管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速减小，可用于检测可见光。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的

26、电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。光敏电阻测量亮度模块原理图如下图 2-11 所示。图 2-11 光敏电阻亮度测量模块原理图xx 学院毕业设计（论文）12作用：通过测量截取电压来判断亮度大小，来达到测量附近亮度的效果。2.2.5温度传感器DS18B20 数 字 温 度 传 感 器 接 线 方 便 ， 封 装 成 型 后 可 应 用 于 多 种 场 合 ， 如 管 道式

27、 ， 螺 纹 式 ， 磁 铁 吸 附 式 ， 不 锈 钢 封 装 式 ， 型 号 多 种 多 样 ， 有LTM8877， LTM8874 等 等 。 主 要 根 据 应 用 场 合 的 不 同 而 改 变 其 外 观 。 封 装 后 的DS18B20 可 用 于 电 缆 沟 测 温 ， 高 炉 水 循 环 测 温 ， 锅 炉 测 温 ， 机 房 测 温 ， 农 业 大 棚测 温 ， 洁 净 室 测 温 ， 弹 药 库 测 温 等 各 种 非 极 限 温 度 场 合 。 耐 磨 耐 碰 ， 体 积 小 ， 使用 方 便 ， 封 装 形 式 多 样 ， 适 用 于 各 种 狭 小 空 间 设 备

28、数 字 测 温 和 控 制 领 域 。DS18B20 的 原 理 图 如 下 图 2-12 所 示 ：图 2-12 DS18B20 测温模块原理图作用：测量附近温度。2.2.6酒精气体浓度传感器酒精气体浓度传感器 MQ-3 对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性，快速的响应恢复特性和长期的寿命特性。其主要用于探测环境中酒精气体浓度或者测量酒驾者体内酒精浓度含量。是现今比较实用的一款传感器。xx 学院毕业设计（论文）13图 2-13 酒精浓度测量模块原理图作用：通过测量输出端电压大小判断酒精气体浓度的大小，来达到测量附近酒精气体浓度的效果。2.2.7集成运放LM324 系 列 器 件 是 带 有

29、 真 差 动 输 入 的 四 运 算 放 大 器 。 与 单 电 源 应 用 场 合 的 标准 运 算 放 大 器 相 比 ， 它 们 有 一 些 显 著 优 点 。 该 四 放 大 器 可 以 工 作 在 低 到 3.0 伏或 者 高 到 32 伏 的 电 源 下 ， 静 态 电 流 为 MC1741 的 静 态 电 流 的 五 分 之 一 。 共 模 输入 范 围 包 括 负 电 源 ， 因 而 消 除 了 在 许 多 应 用 场 合 中 采 用 外 部 偏 置 元 件 的 必 要 性 。运用 LM324 这一款四运放集成电路，可以结成如下图所示的射随器形式，来达到一个减小输出电阻的作用。

30、输入端接于“+”极，输出端反馈于“-”极。根据模电知识中的虚短知识可知，此时输入电压与输出电压大小一样，但是输出电阻通过射随器后减小到几乎可以忽略不计的地步，达到了可以供 A/D 芯片进行采样的条件。xx 学院毕业设计（论文）14图 2-14 射极跟随器2.2.8电源模块图 2-15 电源模块原理图作用：为整个系统提供电源。电源接口可由 PWR2.5 口接入圆孔的 9V 直流电源，经过 LM7805 稳压后输出稳定的 5V 直流电到 3.3V 稳压芯片，输出稳定的 3.3V 电源提供给 430 单片机，或者直接由 USB 接口接入 5V 直流电至 3.3V 稳压芯片，输出稳定的 3.3V 电源

31、提供给 430 单片机。该电路采用 AMS1117-3.3 作为 3.3V 稳压芯片，在输入为 5V 直流电时该芯片在正常情况下可以提供 400mA 以上的电流，当然 该输出电流还应该视电路图的布局与环境温度有关，当温度上升时该芯片的功散率为90/W。5V 直流电可以供给一些需 5V 电源供电才可正常工作的模块或器件，如1602 液晶等。在本设计中该电源可以提供强大的电流与稳定的电压作为支持，安全可靠。2.2.9显示器1602 液 晶 也 叫 1602 字 符 型 液 晶 它 是 一 种 专 门 用 来 显 示 字 母 、 数 字 、 符 号 等的 点 阵 型 液 晶 模 块 它 有 若 干

32、个 5X7 或 者 5X11 等 点 阵 字 符 位 组 成 ， 每 个 点 阵 字 符位 都 可 以 显 示 一 个 字 符 。 每 位 之 间 有 一 个 点 距 的 间 隔 每 行 之 间 也 有 间 隔 起 到 了 字符 间 距 和 行 间 距 的 作 用 ， 正 因 为 如 此 所 以 他 不 能 显 示 图 形 。 1602 液 晶 原 理 图 如xx 学院毕业设计（论文）15下 图 2-16 所 示 。图 2-16 液晶显示模块 作用：上位机接收到下位机的数据，解读指令，并执行相应的命令。当接收到LED 灯相关的指令时，执行相应的指令。当接收到液晶显示的命令时，执行相应的显示。2

33、.3总结经过几个星期的调查与研究，确定了上述硬件材料比较符合该系统的设计需求。在实物购得之后进行各个检测后发现 4 种传感器均简单好用，电路结构简明易懂。对于 MSP430F149 单片机的计数器与 A/D 转换模块的应用有了更深层次的认知。总的来说，该制作在前期调查工作与后期制作工作中都比较顺利，实物也达到了预期目标。3系统调试3.1调试设备和实验环境3.1.1 实验测试的仪器设备1.UT70 数字万用表2.YB4325 示波器3.YB1732A2A 直流稳压源4.836P 恒温烙铁xx 学院毕业设计（论文）165LRP-241 九伏直流源3.1.2 实验测试的环境实验环境只需在常温下，在通

34、风空地上将 2 块收发装置分开 8 米左右放置即可。3.2调试方案调试时应具备 2 个 9V 直流电源的电源输入以作为 2 片 MSP430F149 的电源输入，启动单片机后，应该用万用表测量 2 片单片机的电源部分稳压芯片是否能够稳定地输出 3.3V 的直流电以确保芯片正常工作，还应该测量 5V 稳压芯片输出的 5V电源是否稳定，以确保 1602 液晶可以正常显示，经测量，电路电源部分均达到预期要求，电源输出电压差均未超出正负 0.1V 对整个系统无太大影响，所以转而测量各芯片片面上的温度，看是否有芯片过热，由于本系统设计时采用的模块（比如1602、PT2262 、PT2272 、 DS18

35、B20 等）均有很好的耐热性，所以只需用手指肉尖处轻点芯片表层测试即可，实际调试时手指触碰芯片后发觉芯片并未出现过热现象，所以认为系统各芯片均在正常工作。然后再观察上位机与下位机是否能够正常显示双方的收发数据。若不能，则关闭电源，将万用表打到检测短路与否的档位，将红黑表笔相互触碰，若发出清脆的滴声则表明万用表一切正常。然后在 2 块已经制作完成的上下位机所在铜板的覆铜面进行测量是否有线路发生短路或者断路的情况。若有断开的地方则用电烙铁与焊锡丝将缺口焊上即可。将两片单片机所处的收发模块分别分开放置于大约 8 米的距离进行观察 2 方收发数据的观察，发现测量结果一致，发送数据与接收数据的延迟时间不

36、超过 0.5 毫秒（即刷新时间稳定良好） 。给发送部分的 DS18B20 吹热风发现收发两方系统的温度显示均稳定上升且保持一致，说明温度探测良好。送方喷洒水汽发现两方系统的温度显示均稳定上升且保持一致，说明湿度探测良好。给发送部分的光敏电阻提供强光发现收发两方系统的亮度显示均稳定上升且保持一致，说明亮度探测良好。给发送部分的酒精气体浓度传感器喷洒酒精发现收发两方系统的酒精浓度显示均稳定上升且保持一致，说明酒精浓度探测良好。整个调试过程均很理想，达到了预期目标。xx 学院毕业设计（论文）173.3调试结果开启电源，运行 IAR Embedded Workbench 软件中的 main.exe，即

37、可以进入无线收发模式。只需观察发送端的环境数据与接收端的环境数据是否一致即可判断无线环境探测系统是否正常工作。1602 液晶从左至右、从上之下依次显示温度、湿度、亮度、酒精气体浓度。实物如下图 3-1 所示。图 3-1 调试图温度、亮度、湿度、酒精气体浓度的数据均以两位为最高量程，即 0-99 为其显示量程。Temp 表示温度，Hum 表示湿度，Light 表示亮度 Alc 表示酒精气体浓度。 该系统数据传输刷新时间适中，数据精确，精度可以由使用者在软件中自由调整。在 10 米以内，只要给定足够的功率。其都可达到预期的目标，即上下位机之间不间断地进行环境数据传输。4PCB 和实物图见附件（附件

38、 2、附件 3）5总结和展望 基于 MSP430F149 单片机的无线通信系统设计涉及到了 DS18B20 温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、酒精气体浓度传感器以及一套无线收发模块，本课题着重于它们二者的综合应用，对其展开一定程度上的研究和分析。本课题主要完成，利用 MSP430F149 单片机实现对无线收发系统的控制和显示。xx 学院毕业设计（论文）18 控制功能：单片机通过各类环境传感器接收到的数据发送指令，从而实现采集数据并发送的功能。 显示功能：单片机通过无线收发模块接收到上位机发送的数据，并显示相应的数据。总体而言，已经达到了课题研究的预期目标。由于诸多因素，课题仍需要再进一步的研

39、究和探索：系统的设计功能全部已经实现，但是 PT2262 与 PT2272 的传输距离限制的问题，该系统指令传输距离只能在 10m 范围内，无法传输更远距离，这一定程度上造成该系统的一些缺陷。所以还可以改用功率更加强大的其他类型无线收发模块，使该系统也可以进行远距离传输，这样的话这个系统的用处将会变的更加大。综上所述，本课题虽然实现了基于 MSP430F149 单片机的无线通信系统功能，但是离理想阶段，还有距离，还需要更深入的研究和更进一步的完善。xx 学院毕业设计（论文）19参考文献1 陈几艺,蔡文学.基于 RFID 技术的异步 PML 服务器实现方案J.微计算机信息,2006,(第 22卷

40、第 8-2 期 200-210 页).2 吴康迪.蓬勃发展的无线技术J.技术纵横,2006,(66-67). 3 陈峥,刘慧，宫雪.物联网之 Savant 体系结构的分析研究J.物流科技，2006，(第 29 卷第131 期 18-30 页).4 王俊宇,闵昊. EPC 系统结构及其面临的问题J.小型微型计算机系统,2006，(第 29 卷第 7期 1281-1290).5 王国平. 物流技术创新分析J.冶金设备,2005,(第 5 期 52-61).6 石灵云.EPC 系统在物流中的应用实现J.物流平台,2003,(86-91).7 郭天，徐晶，程文青.一种基于 P2P 技术的 EPC 网络

41、发现服务J.华中科技大学电信系,2006,(197).8 马建.物联网技术概论M.机械工业出版社,2011,(1).9 王志良.物联网现在与未来M.UPS 应用,2010,(3).10 任志宇,任沛然.物联网与 EPC/RFID 技术J.森林工程,2006,(第 22 卷第 1 期 50-60).11 秦龙.MSP430 单片机应用系统开发典型实例M.中国电力出版社,2005,(2-40).12 曹磊.MSP430 单片机 C 程序设计与实践M.北京航空航天大学出版社,2007,(40-50).13 胡大可.MSP430 系列 FLASH 型超低功耗 16 位单片机M.北京航空航天大学出社,2

42、001,(100-120).14 Texas Instruments Incorporated.MSP430X13X,MSPX14X mixed signal microcontroller DB/O L. http:/ Analog Devices,Inc.1Accurate,13-Bit,Digital Temperature Sensor ADT30DB/OL.7http:/ 学院毕业设计（论文）20谢 辞本论文的研究工作是在指导老师周强老师的悉心指导下努力完成的。在周老师的关心和指导下，使我能够从毕业设计的选题一直到论文的撰写及最后修改定稿顺利的完成整个课题的要求。在此期间，我学习了关

43、于无线收发设备的一些知识，在做毕业设计过程让我培养了很好的自学能力，以及独自处理问题的能力，让我明白，我要积极地面对困难并且克服困难。这些不管是对我往后的生活还是工作，都将是受益匪浅。在此，致上我最崇高的敬意以及感激之情。感谢学校的培育之恩，感谢学院提供良好的实验场所和实验设备。学校老师的谆谆教导，学校浓厚的学习氛围，学校同学的团结互助，帮助我顺利完成学业。在此，我衷心祝愿我们xx学院能够越办越好。感谢我最亲爱的家人，他们的关爱和支持是我进步的最大动力，他们竭尽所能帮助我完成学业。xx 学院毕业设计（论文）21附件附件 1：总原理图无线发射原理图：无线接收原理图：xx 学院毕业设计（论文）22

44、附件 2：总 PCB 图无线发射 PCB 图：无线接收 PCB 图：xx 学院毕业设计（论文）23附件 3：实物图xx 学院毕业设计（论文）24附件 4：原器件清单器件类别 型号参数 数量 参考价 封装形式温度传感器 DS18B20 1湿度传感器 HS1101 1 AXIAL0.4亮度传感器 GL205 1 AXIAL0.2酒精传感器 MQ-3 1液晶显示器 LCD1602 2 CON16单片机 MSP430F149 2三极管 8050 12 VR5LED 灯 红色 2 AXIAL0.1集成运放 LM324 1 DIP14时钟芯片 555 1 DIP8无线发送模块PT2262 1无线接收模块P

45、T2272 1滑动变阻器 10K 1 POT-21K 6 AXIAL0.32K 6 AXIAL0.34.3K 6 AXIAL0.34.7K 1 AXIAL0.324K 6 AXIAL0.351K 6 AXIAL0.3200K 6 AXIAL0.3普通电阻220K 6 AXIAL0.3xx 学院毕业设计（论文）25附件 5：总程序无线发射程序：#include #include “1602.h“#include “DS18B20.h“typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;uchar displaytemp7;uint send

46、temp;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void distemp(uint temper)long temper1;sendtemp=temper;temper=temper5;temper1=(long)temper*625;displaytemp0=temper1/100000+0x30;displaytemp1=temper1%100000/10000+0x30;displaytemp2=.;displaytemp3=temper1%10000/1000+0x30;displaytemp4=temper1%1000/100+0x30;displaytemp5=temper1%100/10+0x30;displaytemp6=temper1%10+0x30; void senddata(uint temp) P2OUT=0xf0;P2OUT |=BIT3;P2OUT _NOP();P2OUT |=BIT4;delay(3000);for(uchar i=0;i4;i+)P2OUT=(tempP2OUT