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一種便攜式多參數環境監測儀的設計
摘要:介紹一種基于MSP430系列超低功耗單片機的多參數環境監測儀,詳細闡明了環境參數傳感器的選取、監測儀軟硬件的設計與實現方法。該儀器充分利用MSP430單片機自身資源,具有小型便攜、高性能、低功耗、可編程等優點,可廣泛應用于諸多領域的環境參數監測與保護。關鍵詞:MSP430單片機 環境參數 監測儀 低功耗
本文以智能建筑為應用背景,介紹一種通用性很強的便攜式多參數環境監測儀。它以MSP430F437超低功耗單片機為核心,配置新式的微型低功耗傳感器,實現了建筑物內溫度、濕度、光照度、有害氣體濃度等參數的采集處理、存儲、通信等功能。文中詳細闡明了傳感器的選取、硬件結構、軟件流程等相關技術,并指出該儀器的特點和優勢。
1 傳感器的選取
傳感器是決定監測儀精度的關鍵元件。傳感器的選擇主要依據工作環境、測量精度、線性度、互換性、靈敏度、響應速度、穩定性、功耗、體積大小以及易于與MCU接口等。本監測儀選用的各類傳感器分別為:集成溫度傳感器TMP35、集成濕度傳感器HM1500、熱線型半導體氣敏傳感器MR511以及集成光照度傳感器TSL253。與同類產品相比,它們在上述方面有一定的優點,很適合便攜式儀表使用。
TMP35電壓輸出量與被測溫度T成線性關系,其式如(1);HM1500輸出量為電壓,與被測濕度%RH成正比,且與溫度T有關系,其式如(2);MR511內有溫度補償,其輸出電壓與被測氣體濃度C成近似線性關系(線性度≤±5%),其式如(3),式中Nc為器件靈敏度,環境濕度為Vc的值有影響;TSL253電壓輸出量與被測光照度Ee成正比,且與溫度T有關,其式如(4),式中Ne為傳感器的靈敏等。
VT=[10×T](mV) (1)
VRH=[600×(%RH+38.5)/(39.1-0.056T)](mV) (2)
Vc=[Nc×C](mV) (3)
Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV) (4)
上述各式說明,高精度的監測必須考慮傳感器的非線性、溫濕度影響、測量誤差及環境誤差等問題,尤其要著重解決測量中的非線性及溫濕度補償。在布置印刷電路板時盡量減少引線電阻和分布電容以降低測量誤差。在電路設計上要加線性化處理電路及溫濕度補償電路,或借助于單片機系統,由軟件查表等方法進行處理、修正(用軟件實現傳感器的校正補償功能可降低儀器功耗)。如有可
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