基于CC2480的土壤溫度和水分梯度測量系統

3 系統軟件設計
系統軟件部分的設計主要是按功能塊劃分為若干個(gè)模塊進(jìn)行編寫(xiě)設計，主體循環(huán)就是對各個(gè)功能函數進(jìn)行調用，完成系統的數據采集、處理以及無(wú)線(xiàn)通信與發(fā)送。整個(gè)軟件的編寫(xiě)使用的是靈活性強、可讀性和可移植性強的C語(yǔ)言，在IAR for MSP430集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成開(kāi)發(fā)和最終調試。
主要的函數包括主函數、溫度測量、水分測量、溫度測量線(xiàn)性化校正、數據發(fā)送格式處理、無(wú)線(xiàn)數據傳輸等功能塊，以及RS232／RS485底層驅動(dòng)。溫度測量功能塊實(shí)現的是對PT100電橋測溫電路的模數轉換并存儲轉換結果功能；水分測量功能塊負責將對應的電壓信號轉化成實(shí)際水分值，并進(jìn)行存儲；溫度測量線(xiàn)性化校正功能塊通過(guò)查詢(xún)鉑熱電阻的線(xiàn)性校正表來(lái)提高溫度測量的精度；數據發(fā)送格式處理功能塊完成對土壤溫度、水分數據的打包處理；無(wú)線(xiàn)數據傳輸功能塊主要是通過(guò)對CC2480協(xié)處理器的控制函數和協(xié)議棧的調用完成數據的無(wú)線(xiàn)發(fā)送。各個(gè)子函數之間保持各自獨立完整性，能在主函數中實(shí)現無(wú)縫調用。
為了適應于無(wú)人值守的野外使用，應適當的設置好看門(mén)狗定時(shí)時(shí)間。同時(shí)為了節約能耗、延長(cháng)電池壽命，需要充分利用MSP430F149的低功耗控制模式，在進(jìn)行A／D轉換時(shí)可選用低頻率時(shí)鐘以及關(guān)閉CPU，或者在CPU數據處理時(shí)關(guān)閉ADC。在不需要測量時(shí)，系統可進(jìn)入極低功耗模式節省能耗。測量節點(diǎn)程序流程如圖7所示。

結語(yǔ)
本土壤溫度、水分梯度測量系統，通過(guò)特殊土壤梯度方式鋪設土壤溫度、水分傳感器，實(shí)現對于立體式土壤溫度、水分的測量。選用了廉價(jià)可靠、性能出色的傳感器，可滿(mǎn)足大規模布設的要求。通過(guò)相應的軟件校正消除非線(xiàn)性誤差，在一定范圍內提升到比較高的測量精度，滿(mǎn)足了設計要求。前端多路土壤傳感器信號通過(guò)低功耗多路模擬開(kāi)關(guān)依次選通，送入低功耗高性能的MSP430F149的12位A／D轉換通道進(jìn)行A／D轉換。各個(gè)傳感器節點(diǎn)自動(dòng)與數據采集節點(diǎn)組網(wǎng)最終完成測量所得數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。通過(guò)對MSP430F149的低功耗模式配合，各個(gè)低功耗器件實(shí)現了對整體系統的能耗控制，也為野外無(wú)人值守情況下的長(cháng)時(shí)間電池供電提供了保障。本系統可適用于大規模野外無(wú)人值守情況下的土壤溫度、水分連續自動(dòng)監測以及農業(yè)土壤環(huán)境檢測等多種場(chǎng)合。