3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)主要是按功能塊劃分為若干個(gè)模塊進(jìn)行編寫設(shè)計(jì)，主體循環(huán)就是對各個(gè)功能函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理以及無線通信與發(fā)送。整個(gè)軟件的編寫使用的是靈活性強(qiáng)、可讀性和可移植性強(qiáng)的C語言，在IAR for MSP430集成開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)和最終調(diào)試。
主要的函數(shù)包括主函數(shù)、溫度測量、水分測量、溫度測量線性化校正、數(shù)據(jù)發(fā)送格式處理、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軌K，以及RS232／RS485底層驅(qū)動(dòng)。溫度測量功能塊實(shí)現(xiàn)的是對PT100電橋測溫電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換并存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果功能；水分測量功能塊負(fù)責(zé)將對應(yīng)的電壓信號轉(zhuǎn)化成實(shí)際水分值，并進(jìn)行存儲；溫度測量線性化校正功能塊通過查詢鉑熱電阻的線性校正表來提高溫度測量的精度；數(shù)據(jù)發(fā)送格式處理功能塊完成對土壤溫度、水分?jǐn)?shù)據(jù)的打包處理；無線數(shù)據(jù)傳輸功能塊主要是通過對CC2480協(xié)處理器的控制函數(shù)和協(xié)議棧的調(diào)用完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。各個(gè)子函數(shù)之間保持各自獨(dú)立完整性，能在主函數(shù)中實(shí)現(xiàn)無縫調(diào)用。
為了適應(yīng)于無人值守的野外使用，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置好看門狗定時(shí)時(shí)間。同時(shí)為了節(jié)約能耗、延長電池壽命，需要充分利用MSP430F149的低功耗控制模式，在進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換時(shí)可選用低頻率時(shí)鐘以及關(guān)閉CPU，或者在CPU數(shù)據(jù)處理時(shí)關(guān)閉ADC。在不需要測量時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)入極低功耗模式節(jié)省能耗。測量節(jié)點(diǎn)程序流程如圖7所示。

結(jié)語
本土壤溫度、水分梯度測量系統(tǒng)，通過特殊土壤梯度方式鋪設(shè)土壤溫度、水分傳感器，實(shí)現(xiàn)對于立體式土壤溫度、水分的測量。選用了廉價(jià)可靠、性能出色的傳感器，可滿足大規(guī)模布設(shè)的要求。通過相應(yīng)的軟件校正消除非線性誤差，在一定范圍內(nèi)提升到比較高的測量精度，滿足了設(shè)計(jì)要求。前端多路土壤傳感器信號通過低功耗多路模擬開關(guān)依次選通，送入低功耗高性能的MSP430F149的12位A／D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)最終完成測量所得數(shù)據(jù)的無線傳輸。通過對MSP430F149的低功耗模式配合，各個(gè)低功耗器件實(shí)現(xiàn)了對整體系統(tǒng)的能耗控制，也為野外無人值守情況下的長時(shí)間電池供電提供了保障。本系統(tǒng)可適用于大規(guī)模野外無人值守情況下的土壤溫度、水分連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測以及農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境檢測等多種場合。