基于MSP430無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)的設計

　　摘要：本文設計和實(shí)現了以MSP430單片機為核心控制器的無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)。該無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)采用LX1971可見(jiàn)光傳感器作為照度探測器，采用MSP430G2553作為控制核心，并通過(guò)NRF24L01無(wú)線(xiàn)通訊模塊實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。實(shí)驗表明，該無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)能準確地測量相應環(huán)境的光照強度，并具有低功耗的特點(diǎn)。

　　引言

　　照度計是測量環(huán)境光照強度的一種測量?jì)x器。通常采用的照度計多為手持式，市場(chǎng)上常見(jiàn)如臺灣泰仕、美國福祿克以及優(yōu)利德等品牌。手持式照度計具有精度高、測量準確等優(yōu)點(diǎn)，但當被測環(huán)境面積較大時(shí)，使用手持式照度計進(jìn)行測量將大大增大工作強度;同時(shí)，手持式照度計也無(wú)法實(shí)現對被測環(huán)境多點(diǎn)連續測量，為照明系統的統一控制帶來(lái)諸多不便。

　　隨著(zhù)當前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，很多研究工作者將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用于環(huán)境光照強度的監測之中^[1][2]。本文開(kāi)發(fā)了一種基于LX1971可見(jiàn)光傳感器，以MSP430G2553單片機為核心的照度計，該照度計可以通過(guò)電池供電，實(shí)現對監測環(huán)境的準確和連續的測量。通過(guò)NRF24L01無(wú)線(xiàn)通訊模塊，實(shí)現測量數據的無(wú)線(xiàn)上傳。該無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)具有低功耗、測量準確和無(wú)線(xiàn)通訊等特點(diǎn)，并能進(jìn)行組網(wǎng)實(shí)現對較大測量環(huán)境的長(cháng)期統一監控。

　　1 系統設計方案

　　本文設計的無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)主要實(shí)現對較大測量環(huán)境內光照強度的監測，如圖書(shū)館閱覽室大廳、大型會(huì )議室等室內環(huán)境。并將測量數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式發(fā)送到監控中心，進(jìn)而對被測環(huán)境中照明系統進(jìn)行控制和調節，以滿(mǎn)足照明強度要求。在該照度計節點(diǎn)的設計中，主要涉及到光照傳感器、控制核心和無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊的選擇和系統整合等。其方案原理框圖如圖1所示。

　　從圖中可以看出，電源系統為各功能模塊供電，光照傳感器將采集到的信息發(fā)送給核心控制器，核心控制器將獲取到的模擬信號經(jīng)過(guò)A/D轉換器轉換為數字信號，并通過(guò)串行通信方式發(fā)送給無(wú)線(xiàn)模塊，再經(jīng)由無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送給監控中心。

　　1.1 光照傳感器模塊設計

　　本文設計的無(wú)線(xiàn)照度計節點(diǎn)主要用于可見(jiàn)光的監測，因此選擇了Microsemi公司的LX1971型寬量程可見(jiàn)光傳感器。該傳感器的頻譜響應與人眼相似，其頻譜峰值響應為520nm。對光照強度的測量范圍為0~25000Lux，光照強度與輸出電流間的關(guān)系，根據不同照度范圍可以用兩個(gè)公式表示^[3]，如式1所示。

　　LX1971光傳感器采用3.3V~5V供電，8腳MSOP封裝，采用電流輸出方式。該傳感器在整個(gè)測量范圍內光照強度與輸出電流間的響應關(guān)系^[3] ,如圖2所示。