基于MSP430的粮仓无线温湿度监控系统的设计

◆王艳玲 付海燕

（齐鲁理工学院 济南 250200）

基于MSP430的粮仓无线温湿度监控系统的设计

◆王艳玲 付海燕

（齐鲁理工学院 济南 250200）

以MSP430F149单片机为核心，以AM2301为温湿度传感器的粮仓温湿度监测系统，采用NFR24L01无线模块进行通信。系统将AM2301温湿度传感器采集到的温湿度值通过A/D转换和无线通信显示在上位机的LCD上，同时，根据温湿度值的大小，产生相应的控制信号，从而实现温湿度的调节。该系统具有电路结构简单、实时性强、精度高等特点。

MSP430F149；AM2301；温湿度传感器

0 引言

粮食安全事关国民经济发展和社会稳定全局，是建设和谐社会的基础，存储大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。在粮食存储过程中，温度和湿度是两个重要的控制指标，直接影响粮食的存储质量。传统的粮仓监控系统中粮仓与监控中心大多采用有线连接的数据通信方式，使得系统的抗干扰性差、连线繁多、扩展困难。为了能准确、及时、可靠地获得粮仓温湿度信息并实时地根据粮仓环境做出相应的应对措施，本文提出了一种基于NRF24L01无线通信模块的无线粮仓温湿度监测系统。该系统的主要特点是：使用AM2301温湿度一体的数字传感器对粮仓温湿度进行监测，并以NRF24L01无线通信模作为系统通信的主要手段，完成粮仓采样点温湿度信息与上位机的信息传输。

1 系统硬件设计方案

该系统主要分为三个子模块，分别是信息采集模块、数据处理模块、实时监测和显示模块。三个模块通力协调工作，实现温湿度的实时、准确、便捷的智能无线监测。

下位机以MSP430F149为核心，以AM2301温湿度一体的数字传感器对粮仓温湿度信息进行采集，以NFR24L01无线模块为主要通信手段，将其所监测到的温度信息通过无线通信设备传输到数据处理模块，数据中央处理模块将会对收集到的所有温度信息进行分类整理、分析并处理，再将处理完毕的数据信息显示到显示模块和监测系统的监测计算机上。监测计算机对接收到的数据信息进行二次处理分析，当处理所得数据结果超高设定的极限值时，监测计算机就会发出警示信号。其硬件结构框图如图1所示：

图1 （a） 下位机框图

图1 （b） 上位机框图

上位机以NFR24L01无线模块为主要通信手段接收下位机传来的温湿度信息，采用LCD12864作为显示模块，用于显示粮仓的温湿度值及其是否超过粮仓温湿度要求上限值。若温湿度过高，发出报警信号并开启风扇进行降温除湿，通过红外遥控器实现对风扇、报警器的开关、温湿度上限值的设定、数据的接收和发送控制。并且可以通过蓝牙模块实现单片机与基于安卓系统的手机或平板电脑的数据传输，从而实现用手机或平板电脑对该系统的控制。

2 系统软件设计

根据粮食的储藏条件，我国气候条件和目前仓库的管理水平，通常规定粮仓温度不超过20°C，湿度不超过30%RH[2]。程序设计的关键是下位机采集的温湿度信息能通过NRF24L01无线通信模块准确的传输到上位机。上位机通过红外遥控由遥控器发出信号传输指令，下位机接收到信号传输指令后，把下位机采集到的粮仓温湿度信息传输到上位机中，上位机接收到温湿度信息后与设定值进行比较并在LCD12864液晶显示器上显示出来，若超过预定值则驱动报警电路报警，并通过继电器打开风机对粮仓进行降温除湿。

其流程图如图2所示：

图2 （a）下位机程序流程图

图2 （b） 上位机程序流程图

3 结语

本文以低成本、低功耗为目标，设计基于MPS430单片机的粮仓温湿度检测系统，该系统结构简单，实时性强，精度高，且易于扩展，整个系统能够满足长时间粮仓温湿度监测的需求，在实际中有很好的应用价值。

[1]张毅刚.单片机原理及应用（C51编程+Proteus仿真）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]田素贞，屈芳升.基于单片机的粮仓温湿度监测系统的设计与研究[J]．河南科学，2012.

[3]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2004．

[4]王明明，王志霖.基于MPS430的实用粮仓温湿度检测系统[J].现代电子技术，2012.

本文系山东省教育科学研究2015年度立项课题：基于创新与实践能力培养的应用人才培养模式研究--以电子信息类专业为例（课题号：15SC201）研究成果之一。