原创 MSP430户外运动环境监测仪（含完整原理图、PCB工程及测试软件）

消失了好长时间了，回来写点东西。虽然兔子很懒还有些散漫，不过这段时间的消失绝不是在家睡大觉或打游戏度过的。8月份入职的时候没想到竟然要参加军训，于是被拉到昌平的山脚下封闭训练了二十多天。那是一段教官就是上帝的日子，心情不爽了可以半夜拉两次紧急集合让你把被子打了背包出来跑几公里。不过身体素质确实提高了，现在有时间晚上还回下楼锻炼一下。

放出来以后也不是一直闲着的，想写点东西却一直不得空闲，虽说时间就像乳沟挤挤总会有的，但是却一直拖到了现在。这段时间的销声匿迹就是在忙这个：一个DIY作品，现在没有全部完成，但已初具雏形，分享出来给大家。目前还在参加EEFOCUS TI社区的活动，希望大家帮顶啊：

http://www.ideyi.org/bbs/article_1077_185122.html

首先说一下作品的定位，这是一个用于户外运动（主要是登山、徒步旅行）的手持环境检测设备。设备设计预留的功能包括温度、湿度、光照、海拔（气压）、GPS定位、罗盘、风速（需要加风杯和光电管）等。当然全部实现成本会很高，因而可以根据实际需要进行裁剪。此外，还应该具备手持式设备的特性如体积较小、持续移动工作（大容量电池以及电量检测及充电管理）、数据存储、LCD显示及按键。

目前软件实现了的功能有：温湿度、光照、GPS、电量检测。完整资源献上：

完整电路（AD2009Summer格式）：

SEDetector_5110.rar （已经上传附件，可以下载）

电路正确性上没有什么问题，如果说有就是对焊工过于自信了（水啦哈哈），HMC5883焊上了根本不知道能不能用。欢迎再次基础上再开发，并分享你的作品！ 

测试版软件（IAR EW430）：

SED_TestSoft.rar

没时间做界面呀，所以说只能用简陋形容，不过功能很稳定，装在包里跑了一天都还运行的好好的。

各种照片：

PCB正面，板子大了点，不过布局上没有空间不足的问题

背面，空荡荡的啊，好浪费，不过考虑到板子上直插件无数……

完整模块（没买机壳）

菜单的选择目前还没做，按上向左右进入不同模式吧

JCom的C3-470B，三代GPS芯片，搜星速度还好，冷启动在巷子里走一会儿能搜到7颗星。如果之前已经定位而RAM数据没有丢失，室外上电瞬间可以搜到5颗星。这个不是从阿莫那里买的。

上2700mAh大容量锂电，黑色绝缘胶里已焊接保护板，呵呵。开着GPS和LCD、背光，一整天下来电量从80%掉到20%。自己DIY的时候可以找一块闲置的山寨机电池。

充电中……

焊接后的电路板

室内，未定位，加码防战斧，呵呵。

室外，已经定位，经Google地图验证，3颗星的时候误差数十米，6颗星误差已经很小了。

温湿度和光照

电池电压和背光调节，背光软件还没做，硬件用TA输出PWM控制，具体见电路图。

室外运行~~

下面写下经验吧。

一、电源系统

这里的电源部分包括充电、稳压，主要考虑了尽可能的提高效率和减小占用空间。充电管理由TP4055芯片负责；系统中存在3.3V和5V传感器，分别由LM3761和TPS61070两片DC/DC提供，二者的效率能达到90～95%，预计能延长10%以上的工作时间。TPS61070比较脆弱，其内部MOS容易击穿，击穿后芯片呈现VCC 与GND 短路。为此增加R19 与C15 峰值吸收电路，可尽量避免MOS 击穿。不过焊接和电路设计上注意些，尽量不要出现后级短路过流，在我的使用过程中没有出现过类似情况。

Q1：既然锂电有了保护板为什么还需要充电管理，充电管理芯片不但可以防止过冲和电源反接，同时也具有自己的充电循环流程（可以查看TP4055的Datasheet），相比万能充（一般是恒压充电）可以有效的延长电池寿命。

Q2：为什么用TPS61070这么麻烦的芯片。主要原因是为了在电池供电（4.2V）的情况向为5V传感器提供稳定电源，另一个原因是TI的片子比较好申。

Q3：如何检测电量。下面是锂电的典型放电曲线，可以得知电量和电压之间是存在非线性关系的。电量检测实际是AD检测电池电压，然后通过曲线转换成电量，当然这样做有时候是不准确的，但对于这种只需要定性指示的应用里可以使用。

二、传感器选择

数字传感器是此类手持表应用首选，体积小、操作简单（单线到三线）、不用过多考虑定标。这里的BH1710、HMC5883L以及EEPROM均为IIC，DHT21/11为单总线，GPS为UART。

而以前用过的一些气体检测的模拟传感器，就需要在标准浓度气体里标定，不然测出的数据没有任何可信度。

数字传感器调试的关键是时序，如果设定好时基（Timer或者MCLK），比如一个软件延时的测试软件中，设定MCLK为1MHz，通过宏定义delaycycles可以做到标准的延时，只要严格按照手册中的时序来做，就没有什么大问题（当然要保证电路及电平正确）。

在后面的测试版程序中，IIC采用IO模拟方式（以后再调硬件IIC）。

GPS主要是解析183协议，代码是修改网上的，还比较好用。前后台方式，在中断里处理。

三、第一版PCB存在的问题

1.       未充分考虑外壳。时间仓促没有按照产品的形式先设计或选定外壳，再进行PCB设计。

解决：选定外壳，根据外壳设计PCB。

2.       LCD封装问题。直接用了淘宝老板给的封装，结果插针和外框相对距离有很大偏差，可以用但是不能很好契合。

解决：第二版时修正。

3.       HMC5883不易焊接。淘宝上没找到转接，模块成本高而且体积臃肿固没有采用。

解决：自制转接板。

4.       电源部分庞大而且元件不易集中购买。因为之前用过的，经测试比较稳定所以沿袭下来了。

解决：LM3671改为TI的DC/DC（利于申请样片），酌情省去TPS61070及5V传感器，GPS和光电断续器经保护接V_BAT。

5.       分立按键产生不便。

解决：采用JoyStick代替。