基于GPRS的熱計量室溫采集儀設計

摘要：室溫采集是供熱企業(yè)整體掌握供熱情況的判斷依據，本設計通過(guò)高精度溫度傳感器進(jìn)行用戶(hù)的室溫采集并存儲在本地數據存儲器中，可通過(guò)GPRS把數據傳輸到服務(wù)器，采用低功耗設計，本地LCD液晶顯示溫度、時(shí)間及信號強度，本設計已成功應用在供熱計量系統中。

引言

　　為解決城鎮供熱企業(yè)在供熱過(guò)程中遇到的用戶(hù)室溫度不易采集問(wèn)題。本文根據實(shí)際的企業(yè)需求研發(fā)了無(wú)線(xiàn)用戶(hù)室溫采集儀系統，實(shí)現用戶(hù)與供熱企業(yè)的有效聯(lián)系，使供熱企業(yè)能夠真實(shí)掌握用戶(hù)室內溫度變化情況，及時(shí)了解供熱效果，為供熱企業(yè)合理執行政策和避免能源浪費提供科學(xué)的管理依據，從而提高供熱服務(wù)質(zhì)量。

1 總體設計特點(diǎn)

　　在進(jìn)行室溫無(wú)線(xiàn)采集節點(diǎn)設計時(shí)，本文考慮到其具有如下特點(diǎn)：1 低功耗，溫度采集要在整個(gè)供暖期間進(jìn)行使用，為了保證采集到的數據的完整性，避免充電次數，所以必須設計成低功耗產(chǎn)品。2 無(wú)線(xiàn)傳輸，考慮到應用的分散性，本設計采用通過(guò)GPRS進(jìn)行傳輸，不用考慮的居民小區的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的布置。3 數據存儲，按企業(yè)對采集點(diǎn)的數據要求，每小時(shí)溫度數據都有完整，本設計把每小時(shí)的溫度數據存儲在EEPROM里，避免數據的丟失。

2 硬件設計

　　采用MSP430為控制器，原因是MSP340在低功耗省電方面表現出色，并且在惡劣條件下工作性能穩定

2.1 結構框圖

　　如圖1所示。

2.2 主要芯片介紹

2.2.1 MSP430 的特點(diǎn)

　　TI工公司的MSP430單片機具有超低功耗特點(diǎn)的16位單片機，在此選用MSP430F149其功耗已經(jīng)達到了微安級。(1)功能強大的CPU內核：16位CPU和高效的RISC于指令系統，無(wú)外擴的數據地址總線(xiàn)，在8MHz時(shí)可達到125nS的指令周期，具有16個(gè)快速響應中斷，能及時(shí)處理各種緊急事件。(2)豐富的片內外圍功能模塊：12位的A /D轉換器ADC12，ADCl2模塊內包括采樣/保持功能的ADC內核、轉換存儲邏輯、內部參考電平發(fā)生器、多種時(shí)鐘源、采樣及轉換時(shí)序電路。有8個(gè)外通道，4個(gè)內通道，高達200kbps的采樣速率，多種采樣方式。兩路USART通訊串口，可用于UART模式和SPI工模式;片內有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器，6個(gè)并行口Pl-P6，48條I/O口線(xiàn)，其中P1，P2具有中斷能力。(3)多種節能模式：其中LPM 4數據保持模式僅耗電0.1 uA，工作狀態(tài)耗電為200uA。從低功耗模式到工作狀態(tài)只需以6uS。其具有64K的FLASH，用于存儲采集數據。

2.2.2 M590介紹

　　M590 通信模塊是一款Dual Band 的GSM/GPRS 工業(yè)無(wú)線(xiàn)模塊2，提供短信、數據業(yè)務(wù)等功能，在各種工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛的應用。特點(diǎn)：

　　● 雙頻：900 / 1800 MHz網(wǎng)絡(luò )兼容性好;

　　● 經(jīng)全球認證的GPRS;

　　● R4協(xié)議工作溫度：-40~+80℃超寬工作溫度，戶(hù)外應用更安全;

　　● 可靠性高：特殊EMI/EMC設計，適用于惡劣電磁環(huán)境;

　　● 支持多種協(xié)議棧：TCP / UDP / FTP / DNSTCP協(xié)議棧支持客戶(hù)端模式、服務(wù)器模式、混合模式支持多路鏈接。

2.3 硬件設計要點(diǎn)

2.3.1 注意硬件電路設計

　　MSP430通過(guò)串口的RXD和TXD 和M590相連接。M590電路設計如圖2。SIM卡電路設計如圖3。

2.3.2 M590硬件設計注意事項

　　(1) 模塊采用2.85V 的I/O 電源系統，所有I/O 口的最高輸入限制電壓最大不能超過(guò)3.3V，否則可能損壞模塊I/O 口。