（家庭實(shí)用型）MSP430單片機(jī)空氣質(zhì)量探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ID:399111 · 發(fā)表于 2020-1-18 22:22

本項(xiàng)目通過(guò)MSP430開(kāi)發(fā)而成，貼近生活的解決方案，，融合多傳感器，讓環(huán)境質(zhì)量得到有效監(jiān)控，

起初做這個(gè)項(xiàng)目的念頭在2013年3月，當(dāng)時(shí)覺(jué)得北京的空氣實(shí)在是太差了，需要做一個(gè)設(shè)備放在窗外做實(shí)時(shí)提醒用，所以就用飯盒+MSP430打造了一個(gè)室外空氣探測(cè)器，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站不錯(cuò)，可以把數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)上，于是飯盒加上了藍(lán)牙，用PC來(lái)上傳數(shù)據(jù)。5月份的時(shí)候感覺(jué)PC整天開(kāi)著太費(fèi)電了，于是想用Arduino來(lái)完成上傳的功能，于是把無(wú)線鏈接換成了NRF24L01。6月突發(fā)奇想，想給家里省點(diǎn)電，于是在家中的電熱水器上加上了MSP430做的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，7月參加了樂(lè)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電表計(jì)劃，于是整套系統(tǒng)里面有了第三個(gè)節(jié)點(diǎn)。

下面是盒子的功能介紹：

裸板是一片MSP430的轉(zhuǎn)接板+洞洞板，板上有一片MSP430+SPI Flash用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
有一片RTC時(shí)鐘用于記錄時(shí)間，還有一顆電池，和JTAG調(diào)試口。

顆粒物監(jiān)測(cè)器初期使用的是DSM501和DDP42NS，后來(lái)感覺(jué)這兩顆不夠穩(wěn)定，數(shù)據(jù)也不太精確，然后換成了日貨……
Sharp的gp2y1010au。夏普這顆電路控制比較復(fù)雜，但精度確實(shí)不錯(cuò)，而且很省電。
下圖是早起用的DSM501的版本

因?yàn)榭諝馓綔y(cè)器是放在室外的，為了整體防潑水，所以用了樂(lè)扣樂(lè)扣的飯盒，工作半年以來(lái)抗大雨無(wú)數(shù)，完全沒(méi)問(wèn)題。

但是密閉和檢測(cè)空氣顆粒物是矛盾的，所以在盒子的隱蔽處有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，有一顆微小的風(fēng)扇來(lái)提供空氣流
這顆風(fēng)扇真的很小，而且只有5V 22mA的耗電。

這是傳感器組，溫濕度傳感器是DHT22，環(huán)境光傳感器是BH1750FVI，大氣壓力和溫度傳感器是BMP085
GPS是SIRF3貌似。電池是一顆3700mah的鋰電，板上自帶1A的3段充電電路

最早做項(xiàng)目的時(shí)候曾經(jīng)想過(guò)用PC和Android手機(jī)來(lái)提交數(shù)據(jù)，所以還寫(xiě)了PC和安卓的客戶(hù)端app

下面是熱水器模組的介紹：
模組是安裝在熱水器里面的，海爾電熱水器的側(cè)面板很好拆，于是就直接裝在泡沫里面了。
此控制器裝有一個(gè)NRF24無(wú)線通信模塊，另外有一只DS18B20溫度傳感器粘在金屬內(nèi)膽上面讀取溫度（數(shù)據(jù)有一定遲滯）
單片機(jī)有一根GPIO接在熱水器的開(kāi)關(guān)按鍵上面，所有的過(guò)熱保護(hù)措置還由熱水器自身實(shí)現(xiàn)，模塊只控制開(kāi)關(guān)

下面是電能表模塊的介紹：
模塊是樂(lè)聯(lián)網(wǎng)團(tuán)購(gòu)的，能測(cè)量功率因數(shù)，電壓，電流，總功率，總耗電等……
外部通信板還是MSP430+NRF24，并且還有一顆DS18B20用來(lái)讀取電表箱外側(cè)的溫度

下面是Arduino主控的介紹：
買(mǎi)過(guò)多塊Arduino，最初是Leonardo，但是寫(xiě)著寫(xiě)著發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)空間不夠了，后來(lái)?yè)Q了MEGA2560，
代碼空間夠了，但發(fā)現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定，大概4-5個(gè)小時(shí)就會(huì)自動(dòng)重啟，又入了DUE，發(fā)現(xiàn)每隔20多小時(shí)還是自動(dòng)重啟……
無(wú)奈了于是作罷。
主控帶有：1、紅外感應(yīng)器，用于檢測(cè)家中人的活動(dòng)狀況，然后自動(dòng)控制熱水器水溫
2、DHT22，檢測(cè)家中溫濕度
3、光照度感應(yīng)器，檢測(cè)家中光照
4、帶有一只EEPROM，用來(lái)存儲(chǔ)一些掉電可能會(huì)丟的數(shù)據(jù)（因?yàn)榭偸?0多個(gè)小時(shí)就莫名重啟了）

由于arduino可以跑多段代碼，同時(shí)上傳數(shù)據(jù)到y(tǒng)eelink和樂(lè)聯(lián)網(wǎng)，所以?xún)蛇吘W(wǎng)站上都可以查詢(xún)數(shù)據(jù)

附檔還有所有程序的源碼，因?yàn)槭莻€(gè)人興趣項(xiàng)目，本人也不是專(zhuān)業(yè)軟件工程師（其實(shí)是硬件工程師啦）
所以基本都沒(méi)怎么寫(xiě)注釋…… 各位湊合著看啦
所有的pin定義都在各工程的pinmap.h里面
所有的全局變量和全局函數(shù)都在variabledefine.h里面
工程請(qǐng)用IAR Embedded Workshop for MSP430打開(kāi)

Arduino的工程說(shuō)明：
HomeController.ino是變量聲明和初始化函數(shù)
HTTPServer.ino是HTTP Server的主要工程，提供了web界面來(lái)查看各傳感器參數(shù)
LeWei50.ino是樂(lè)聯(lián)網(wǎng)的提交模塊
Misc.ino是一些雜七雜八的東東
NetProtocol.ino是NRF24L01各節(jié)點(diǎn)中間的通信協(xié)議解析，我比較偷懶，沒(méi)弄什么自動(dòng)組網(wǎng)之類(lèi)的，各節(jié)點(diǎn)編號(hào)都是寫(xiě)死的
NRF24L01.ino是NRF24的功能函數(shù)
NTPClient.ino是NTP時(shí)間校準(zhǔn)，負(fù)責(zé)從NTP Server取回當(dāng)前時(shí)間
Sensors.ino是所有Arduino板上的傳感器函數(shù)
SubmitData.ino是yeelink的提交函數(shù)，以及去各節(jié)點(diǎn)的定時(shí)讀取函數(shù)
YeeLight.ino里面是yeelight的控制函數(shù)，根據(jù)人的活動(dòng)以及熱水器水溫來(lái)控制yeelight當(dāng)個(gè)小夜燈

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