2.2 無線通信功能模塊設(shè)計(jì)

　　在MSP430G2553單片機(jī)完成對(duì)光照的強(qiáng)度采集之后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給無線通信模塊由其通過無線方式發(fā)送給監(jiān)控中心。NFR24L01無線通信模塊具有發(fā)射、接收、待機(jī)和掉電四種模式。在收發(fā)模式下，通常采用增強(qiáng)型ShockBurstTM發(fā)送方式。單片機(jī)將采集到的光照強(qiáng)度信息送入NFR24L01片內(nèi)的FIFO(先入先出)堆棧區(qū)，再通過天線高速發(fā)射出去。采用這種方式，可以單片機(jī)低速數(shù)據(jù)傳輸速率和射頻設(shè)備高速發(fā)射間的沖突，所有與射頻協(xié)議相關(guān)的高速信號(hào)處理都由NFR24L01完成。單片機(jī)對(duì)NFR24L01模塊控制流程圖如圖8所示。

　　NFR24L01在待機(jī)模式下功耗較低，而且采集的數(shù)據(jù)也并不需要實(shí)時(shí)連續(xù)發(fā)射，因此在該模塊的設(shè)計(jì)中也盡量考慮將低功耗特點(diǎn)融入其中。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，將CPU設(shè)置為休眠模式，NFR24L01芯片處于待機(jī)模式，直到有數(shù)據(jù)需要發(fā)送再喚醒這兩片芯片，進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸。

　　3 系統(tǒng)測(cè)試

　　測(cè)試環(huán)境選擇為圖書館閱覽室大廳，時(shí)間選擇為下午5點(diǎn)至6點(diǎn)之間。黃昏時(shí)分，光照強(qiáng)度變化較為明顯，同時(shí)圖書館閱覽室大廳面積將近200平米，各處采光情況不等，便于模擬室內(nèi)大面積光照強(qiáng)度測(cè)試要求。在測(cè)試過程中，不啟用人工照明情況下，選擇六個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別放置六個(gè)無線照度計(jì)節(jié)點(diǎn)，對(duì)各點(diǎn)光照強(qiáng)度情況進(jìn)行測(cè)量。各節(jié)點(diǎn)按設(shè)計(jì)要求，每隔2分鐘測(cè)試一次，并將測(cè)試結(jié)果通過跳頻通信方式發(fā)送給監(jiān)控中心，測(cè)試結(jié)果如圖9所示。

　　從測(cè)試結(jié)果來看，整個(gè)無線照度計(jì)系統(tǒng)能測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)照度的變化情況，并能將數(shù)據(jù)完整傳輸給監(jiān)測(cè)中心，雖然部分采樣點(diǎn)存在波動(dòng)情況，但仍能反應(yīng)光照變化趨勢(shì)。在后期的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)無線照度計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，采用可調(diào)光源照明情況下，照度計(jì)能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，同時(shí)示數(shù)成線性變化趨勢(shì)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概念，本文設(shè)計(jì)了一套無線照度計(jì)節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)采用Mircosemi公司的LX1971作為可見光傳感器，采用TI公司的MSP430G2553作為核心控制器，采用Nordic Semiconductor公司的nRF24L01芯片構(gòu)成無線數(shù)據(jù)通信模塊。經(jīng)測(cè)試表明，該無線照度節(jié)點(diǎn)能完成對(duì)室內(nèi)環(huán)境光照強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)工作，并具有體積小、功耗低、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 李靜秋，李載峰. 一種低功耗便攜式照度計(jì)[J]. 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(8)412-415.
　　[2] 范坤坤，施偉斌等. 無線照度計(jì)設(shè)計(jì)[J]. 傳感器與微系統(tǒng)，2014(3)66-69.
　　[3] LX1971 Wide Range Visible Light Sensor Production Data Sheet[EB/OL].http://www.microsemi.com/existing-parts/parts/46772
　　[4] 民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn), GBJ133-90[S].
　　[5] MSP430G2x53, MSP430G2x13 Mixed Signal Microcontroller Datasheet[EB/OL]. http://www.ti.com/product/msp430g2553?keyMatch=msp430g2553&tisearch=Search-EN
　　[6] MSP430x2xx Family User's Guide[EB/OL]. http://www.ti.com/product/msp430g2553?keyMatch=msp430g2553&tisearch=Search-EN
　　[7] nRF24L01 Single Chip 2.4GHz Transceiver Preliminary Product Specification[EB/OL]. http://www.nordicsemi.com/eng/Products/2.4GHz-RF/nRF24L01