MSP430與SIM300的硬件連接通過RX、TX和GND三線連接。處理器用USART0串行通信口通過此三線運用異步通信模式向GPRS模塊寫入AT命令，以達到控制其發送短信的目的。具體硬件連接圖如圖4所示。

傳感器與單片機的連接通過將傳感器的輸出端連接到單片機上相應的模數轉換通道接口。

2 軟件設計

系統主要通過TI公司提供的編譯器IAR Embedded Workbench 430 4.21進行編程，通過對SPI口、ADC口、定時器以及CC2420的配置，完成一系列數據收發。本文將以點對點通信為例，將系統程序分為數據發送模塊和數據接收模塊予以介紹。

2.1 數據發送模塊

本模塊主要負責控制傳感器定時采集數據，并通過模數轉換將采集到的電信號轉換為數據，最后通過設置CC2420將數據通過2.4 GHz信道發送出去。

程序首先對單片機的各個需要模塊進行初始化，再通過SPI串口對CC2420進行配置寄存器以及設置源地址、目的地址等。初始化完成后，單片機進入低功耗模式等待定時中斷到來。通過軟件設置，可以設定采集數據周期。當采集數據數目達到預定值后，將按預先規定格式將所采集數據、目的地址等依次寫入發送緩沖器，然后發送出去。按照自定義協議，若數據成功接收，發送端將會接收到確認幀。具體發送流程如圖 5所示。

2.2 數據接收模塊

數據接收模塊的功能是把從發送節點發送過來的數據，通過單片機控制GPRS模塊，將數據以短信形式發送出去，具體程序流程如圖6所示 。初始化過程與數據采集模塊相同，初始化完成后單片機進入低功耗模式等待接收數據。在配置CC2420時，已預先設置好觸發FIFOP中斷的條件，當接收數據長度超出預設值時，FIFOP電平變化，觸發單片機中斷。CC2420首先進行地址確認，若數據中的目的地址與本節點地址吻合，則地址確認成功，硬件自動發送確認幀。發送后，按照協議規定，依次讀出幀長度、控制幀以及用戶數據等。通過對收到數據的分析，在應力數據值超過預定門限值時，調用函數將應力數據通過短信發送到監測人員手機。

另外，傳感器采集節點發送的整型數據需要通過ASCII碼轉換將其變為字符型數據才能發送。將編碼后的數據封裝到AT命令中，然后通過串口寫入GPRS模塊便可達到發送短信的目的。

3 模擬驗證

通過鋼條模擬橋梁狀況，用本文設計的系統進行模擬驗證，可實現應力數據的實時采集。在9 V干電池供電的情況下，通過施加給鋼板不同大小的垂直作用力，產生不同強度的形變量，電壓信號可從2 V～1 V變化。相應經過模數轉換和線性處理后的數字信號，指示的數據可從0 N～80 N之間進行對應的線性變化。通過軟件設置大約20 s的采樣間隔，并設置固定門限值后，在人力施加外力導致鋼板形變大約15 s后能接收到短信報警信號，并能顯示相應的應力值。

本文介紹的應力監測系統將高性能、低功耗的MSP430單片機與射頻模塊和GPRS網絡結合起來，通過利用2.4 GHz頻段的便捷通信使遠程實時監控變得更容易，同時大大降低了人力物力的消耗。節點在低功耗模式下，功耗電流可低至36 μA,使用單節AA電池供電就可以支撐較長時間。無線數據傳輸的模式，擺脫了由于布線受地理因素影響的限制。該系統硬件連接簡單，易于實現和維護，功耗極低，便于長期使用。

參考文獻

[1] 呂志濤，劉釗，孟少平.淺論我國預應力混凝土橋梁的技術與發展[J].橋梁建設，2001(1)：52-55.

[2] 戴日輝，韓光照.ZigBee協議的研究及無線傳感網絡的節點設計[J].中國科技博覽，2009(12)：124-125.

[3] 沈建華，楊艷琴，翟曉曙.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[4] 王水璋.基于MSP430和CC2420的自組織無線傳感網絡設計[J].科技情報開發與經濟，2008，18(33)：134-136.