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一種便攜式多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)
摘要：介紹一種基于MSP430系列超低功耗單片機(jī)的多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，詳細(xì)闡明了環(huán)境參數(shù)傳感器的選取、監(jiān)測(cè)儀軟硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該儀器充分利用MSP430單片機(jī)自身資源，具有小型便攜、高性能、低功耗、可編程等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)與保護(hù)。關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī) 環(huán)境參數(shù) 監(jiān)測(cè)儀 低功耗
本文以智能建筑為應(yīng)用背景，介紹一種通用性很強(qiáng)的便攜式多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。它以MSP430F437超低功耗單片機(jī)為核心，配置新式的微型低功耗傳感器，實(shí)現(xiàn)了建筑物內(nèi)溫度、濕度、光照度、有害氣體濃度等參數(shù)的采集處理、存儲(chǔ)、通信等功能。文中詳細(xì)闡明了傳感器的選取、硬件結(jié)構(gòu)、軟件流程等相關(guān)技術(shù)，并指出該儀器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
1 傳感器的選取
傳感器是決定監(jiān)測(cè)儀精度的關(guān)鍵元件。傳感器的選擇主要依據(jù)工作環(huán)境、測(cè)量精度、線性度、互換性、靈敏度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、功耗、體積大小以及易于與MCU接口等。本監(jiān)測(cè)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(dǎo)體氣敏傳感器MR511以及集成光照度傳感器TSL253。與同類產(chǎn)品相比，它們?cè)谏鲜龇矫嬗幸欢ǖ膬?yōu)點(diǎn)，很適合便攜式儀表使用。
TMP35電壓輸出量與被測(cè)溫度T成線性關(guān)系，其式如（1）；HM1500輸出量為電壓，與被測(cè)濕度%RH成正比，且與溫度T有關(guān)系，其式如（2）；MR511內(nèi)有溫度補(bǔ)償，其輸出電壓與被測(cè)氣體濃度C成近似線性關(guān)系（線性度≤±5%），其式如（3），式中Nc為器件靈敏度，環(huán)境濕度為Vc的值有影響；TSL253電壓輸出量與被測(cè)光照度Ee成正比，且與溫度T有關(guān)，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(jiān)測(cè)必須考慮傳感器的非線性、溫濕度影響、測(cè)量誤差及環(huán)境誤差等問題，尤其要著重解決測(cè)量中的非線性及溫濕度補(bǔ)償。在布置印刷電路板時(shí)盡量減少引線電阻和分布電容以降低測(cè)量誤差。在電路設(shè)計(jì)上要加線性化處理電路及溫濕度補(bǔ)償電路，或借助于單片機(jī)系統(tǒng)，由軟件查表等方法進(jìn)行處理、修正（用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器的校正補(bǔ)償功能可降低儀器功耗）。如有可
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