基于MSP430無線照度計節(jié)點的設(shè)計

　　其采用的電流輸出方式可以方便地將輸出信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，無需調(diào)理電路，可直接與單片機(jī)連接。其功能框圖如圖3所示。

　　從圖3(a)中可以看出，LX1971具有兩路電流輸出(SNK和SRC)。為了將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，可以根據(jù)增益范圍的需要選擇合適的電阻(5KΩ到50 KΩ)，并按照圖中的連接方法，選擇一路或兩路方式接入電阻。LX1971兩路輸出端電壓隨光照強(qiáng)度變化關(guān)系如圖3(b)所示，SNK端電壓隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而減小，SRC端電壓隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。有賴于LX1971芯片中集成的精確內(nèi)部增益放大器和平方根轉(zhuǎn)換功能，大大縮減了外圍電路的設(shè)計復(fù)雜性和難度。該芯片與核心控制器連接方式如圖4所示。

　　根據(jù)環(huán)境最大照度對應(yīng)電流值和核心控制器A/D轉(zhuǎn)換器輸入量程，確定電阻R1和R2的值，并通過調(diào)節(jié)電容C1改變響應(yīng)時間。

　　本文設(shè)計的照度計節(jié)點主要用于閱覽室等室內(nèi)環(huán)境照度的監(jiān)控，根據(jù)民用建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)^[4]，一般閱覽室內(nèi)照度不超過300Lux。因此本文設(shè)計的照度計測量范圍選擇為0~300Lux，根據(jù)式1所示，1Lux對應(yīng)的電流值約為0.05uA，為滿足A/D轉(zhuǎn)換器分辨率的要求，圖3中電阻R2選擇為100kΩ，使得1Lux對應(yīng)5mV電壓輸出，再通過調(diào)節(jié)電阻R2確保電壓輸出在A/D轉(zhuǎn)換器測量范圍之內(nèi)。

　　1.2 核心控制器的選擇

　　為了確保無線照度計節(jié)點能在電池供電情況下連續(xù)工作較長時間，因此整個系統(tǒng)必須考慮采用低功耗器件，核心控制器選擇采用德州儀器公司(Texas Instruments)的MSP430G2553單片機(jī)，該單片機(jī)為16位低功耗單片機(jī)。該芯片采用3.3V供電，具有5種節(jié)能模式可供選擇。在待機(jī)模式下，電流值僅為0.5uA，而在休眠模式下，電流消耗僅需0.1uA。該芯片采用20腳TSSOP封裝方式，體積較小，便于節(jié)點的設(shè)計小型化。此外，該芯片集成了10位內(nèi)建A/D轉(zhuǎn)換器，采樣率達(dá)200KSPS，對模擬信號的采樣和轉(zhuǎn)換已足夠^[5]。該芯片功能模塊圖如圖5所示。