MSP430单片机驱动的无线环境监测装置设计方案

"2009年电赛D无线环境监测模拟装置设计方案，全国二等奖，采用MSP430单片机，结合短波ASK调制解调，DC/DC升压，温度和光照传感器等技术，实现了低功耗、短距离无线通信的环境监测系统。" 全国大学生电子设计竞赛2009年的D题是一项关于无线环境监测模拟装置的设计项目，该装置荣获了国家二等奖。装置的核心是MSP430单片机，它是一款超低功耗的微控制器，适用于此类需要高效能和节能的应用。装置通过集成的短波ASK（幅度键控）调制解调电路，实现了数据的无线传输。 在无线通信频段的选择上，设计团队对比了中长波和短波两个方案。中长波虽然可以通过磁场耦合传输，但其信号频率低，调制解调需要数字门电路，而短波频段具有更强的信号辐射能力和高效的C类射频功率放大器，因此选择了短波频段。 调制方式上，设计团队考虑了ASK和FSK两种方法。FSK调制解调电路复杂且功耗大，需要下变频处理，不适合短距离通信。相反，ASK调制解调电路简洁，虽然抗噪声性能相对弱些，但对于近距离通信已经足够。因此，他们采用了两级ASK调制，并结合包络检波器和低频锁相环的解调方式，提高了接收灵敏度。 在通信协议设计上，他们选择了由监测终端发起的通信模式。监测终端广播包含探测节点编号的信息，只有编号匹配的探测节点才会响应并发送环境数据。这种方式避免了探测节点持续发送信息带来的高功耗问题，同时也减少了多节点通信时可能出现的冲突。 系统设计方面，探测节点包括温度传感器和光电传感器，用于收集环境数据。单片机处理这些数据后，通过射频电路以5V电压发送给监测终端。射频部分的5V电源由DC/DC升压电路提供，确保了高效能量转换。探测节点由两节干电池供电，总功率低于1W，实现了超过10cm的无线通信距离。 这个无线环境监测模拟装置充分利用了MSP430单片机的低功耗特性，结合优化的无线通信技术和传感器，构建了一个既经济又实用的环境监测解决方案，尤其适合于短距离、低功耗的应用场景。