題

目

基于單片機的多通道數據監測系統1、本論文的目的、意義溫度壓力液位流量是工業自動化常見控制參量，實現其監測與控制是基礎性工作，也是機械電子工程專業學生必須掌握的基礎內容。本課題要求學生綜合利用所學知識，培養動手能力，在前人工作基礎上，改進完善，實現多通道模擬工業溫度壓力液位信號采集和處理顯示實現上下限報警和電磁繼電器和開關通斷控制該課題對于機電測控實驗中心完善實驗建設具備價值。2、學生應完成的任務查閱收集資料、熟悉設計原始資料、完成相關不少于個字符的外文資料翻譯。完成畢業實習調研以及實習報告的撰寫。現有溫度壓力液位流量監測與控制系統調研和資料搜集。多路參量監測與控制系統方案設計。接口電路板制作和加工。實驗程序設計與調試。完整程序和實物一套。整理完成不少于24000字的畢業論文。3、論文各部分內容及時間分配共12

周）第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分

調研準備和資料搜集（2周）方案設計和元器件采購（2周）硬件制作（3周）軟件調試（3周）系統集成，撰寫畢業論文（1周）備

評閱及答辯評閱答辯（1周）注指導教師：

年

月

日審批人：

年

月

日摘

要隨著電子計算機信息技術的不斷發展和完善用單片機實現的數據采集系統的應用越來越多。采用單片機實現的數據采集系統具有自動化和無人值守的特點。在許多工業測控機械醫療儀器以及消費電子產品中都對數據采集系統的實時性與功耗提出了更高的要求即在滿足微功耗微型化的總體設計原則基礎上又要能實時反映現場采集數據的變化這就對系統的功耗采樣速度數據存儲和傳輸速度等提出了更高的要求然而隨著半導體與微控制器技術的飛速發展各種微電子器件的性能不斷提高功耗卻不斷降低技術的進步使得高速度低功耗的數據采集系統得以實現。本文設計的數據采集與顯示理系統采用公司研制的MSP430系列超低功耗單片機作為核心控制元件實現了8通道模擬量數據的采集自動循環顯示用戶查詢限位設定及報警外圍驅動能力時間顯示及和上位機組態軟件的通信功能。該系統功能齊全，且具有一定的通用性。主要研究內容如下：首先，分析了數據采集系統技術領域內國內外的研究現狀，以及MSP430系列低功耗單片機的特點和應用情況其次分析了研究數據采集系統的現實意義在此基礎上給出了基于片機的數據采集系統的總體設計方案。比較詳細的介紹了實現該系統的硬件電路設計，包括電源電路、按鍵電路、復位電路、點LCD顯示電路、LED指示燈和蜂鳴器報警電路、直流電機驅動電路USART異步串行通信電路等電路的原理圖設計。最后詳細的介紹了基于語言的軟件系統實現方案。其中軟件系統的設計是本設計的工作重點設計過程采用了模塊化的軟件設計思想文中第4章前6小節詳細介紹了系統中各個模塊軟件設計過程其中和組態王的串口通信程序設計是最有創新性的內容第7小節介紹了這些模塊之間的輸入輸出等鏈接關系，并最終給出了主處理程序的結構框架。本設計的最終實驗結果表明下位機的數據采集及顯示查詢報警等功能均能順利實現；與組態王的串口通信程序設計取得了明顯的成果。關鍵詞：數據采集

MSP430

串行通信西南交通大學本科畢業設計(論文)Abstract

第Ⅴ頁Withoftechnology,ofMCUinadatadetectionsystemmoreDatadetectionwithMCUhasofReal-timelowerconsumptionisdemandedinmedicalconsumerelectronicsprincipleofoverallisnotmeetmicro-powerminiaturizationalsoreal-timedatascenemakeaofsystem’ssamplingspeed,speedtransmissionspeed.Withrapidofsemiconductorandmicrocontrollertechnology,ofdevicesbutpowerisintechnologymakehigh-speed,lower-powerdetectionsystemberealized.TheandprocessinginthisuseTI’sasthecoreelement,whichachievesthesuch8-channeldatadetection,automaticdisplay,userlimitgivealarm,totheexternalcommunicatewithPC(throughKingViewThesystemhasenoughiscontentsarefollows:First,analysestheresearchstatusquoofatSecond,analysesthesignificanceofonofwegiveadetectionsystemdesignbasedonMSP430.Wethesystemsstructuralhardwarecircuitcircuit,circuit,circuit,dot-matrixdisplayLEDcircuit,circuitUSARTcommunicationcircuit,Finally,giveaintroductionsoftwarebasedonCtothewholeThedesignthekeyworkofthisThewholeprocessingbasedcalled“modulardesignInChapter4firstsixevery西南交通大學本科畢業設計(論文)

第Ⅴdesigningprocess.SerialcommunicationproceduresdesignbetweenKingViewisbecontentinthisin7,inputoutputallthemodulesAndfinally,Igivethemainprogramframework.resultsshowthatdatadetectionqueryandfunctioncanrunsserialcommunicationbetweenKingViewMSP430haveremarkablekey：datadetectionserial西南交通大學本科畢業設計論文)

第IV頁目

錄第1章

緒論..........................................誤！未義書簽。1.1數據采集系統概述................................錯誤！未定義書簽。1.1.1嵌入式系統概述..............................誤！定義書。1.1.2嵌入式數據采集系統簡介.......................................31.2數據采集系統發展方向............................錯誤！未定義書簽。1.3本文研究的主要內容及組織結構....................錯誤！未定義書簽。第2章基于MSP430的數據采集系統的系統設計62.1基于MSP430的數據采集系統的系統構建..............................62.1.1系統功能分析.................................................62.1.2系統的硬件原理框圖...........................................72.1.3系統的工作過程...............................................82.2系統主要功能器件的介紹及選擇.....................................82.2.1單片機的選擇.................................................82.2.2傳感器簡介..................................................112.2.3AD轉換模塊結構介紹..........................................112.2.4LCD顯示模塊的選擇...........................................142.2.5上位機處理系統軟件的選擇.....................................第3章基于MSP430的數據采集系統的硬件設計3.1電源電路的設計..................................................173.2復位電路設計....................................................183.3模擬量采集電路的設計............................................183.4圖形點陣LCD顯示電路............................................193.5按鍵處理電路....................................................203.6串行通信電路設計................................................213.7報警系統及外圍驅動模塊電路設計..................................233.7.1報警電路設計................................................233.7.1電機驅動電路設計............................................24西南交通大學本科畢業設計論文)

第V頁3.8單片機電路設計..................................................24第4章基于MSP430的數據采集系統的軟件設計4.1系統時鐘模塊的初始化設置........................................284.2模擬量采集模塊軟件設計..........................................284.2.1轉換模塊的初始化設置........................................284.2.2轉換數據的讀取..............................................284.2.3轉換數據的格式化............................................304.2.4ADC12模塊的啟動.............................................314.3輸入模塊的軟件設計..............................................324.3.1輸入模塊的初始化設置........................................324.3.2中斷處理程序................................................344.4顯示模塊的軟件設計..............................................424.4.1LCD初始化設計...............................................424.4.2LCD顯示設計.................................................434.5串行通信模塊的軟件設計..........................................454.5.1組態王與單片機的通信協議....................................464.5.2單片機通訊程序設計..........................................494.6報警系統及外圍驅動電路模塊的軟件設計............................564.6.1報警系統的軟件設計..........................................574.6.2外圍驅動模塊的軟件設計......................................584.7主處理模塊程序設計..............................................60第5章系統的調試及運行...............................................635.1系統實物電路的搭建..............................................635.2下位機設計功能調試..............................................635.1和組態王6.51串口通信的調試.....................................63結論................................................................致謝................................................................參考文獻..............................................................西南交通大學本科畢業設計論文)

第VI頁附錄1：電路原理...................................................71附錄2：程.........................................................72附錄3：實習報.....................................................72西南交通大學本科畢業設計(論文)=*result840960.986)for(tmp=0;tmp<4;tmp++){results1[iq1]=result110;//溫度一iq1=iq1+1;=result1………………results%10;//流量二iq8=iq8+1;=result8}

第1頁}以上處理程序中是實際要利用的數據式（兩位整數部分兩位小數部分組來存儲轉換數據的各位數據。主要是為了在以后的顯示部分能夠方便的取出逐位顯示。ADC12模塊的啟動ADC12模塊的啟動函數，用以在程序適當位置啟動轉換。程序如下：{ADC12CTL0ADC12SC;//啟動AD換西南交通大學本科畢業設計(論文)0;//設置標志，表示正在轉換中}4.3輸入模塊的軟件設計

第2頁系統的輸入模塊主要是指行列矩陣掃描鍵盤。在第三章中介紹鍵盤電路設計時候已經較詳細的說明了鍵盤的電路設計以及工作原理這里再詳細說明系統對鍵盤的功能需求以及軟件實現方法。這里采用定時器B以0.125s循環速度使行線和環置0查是否有按鍵按下若檢查到有按鍵按下則系統進入端口中斷復位程序根據按下的鍵值進行對應的中斷處理。程序流程圖如下：圖4-3輸入該模塊主要包括對定時器B和端口中斷的處理面具體分析該模塊的程序設計。輸入模塊的初始化設置該部分主要完成端口的初始化和定時器初始化。下面為初始化部分的代碼程序。1、端口初始化程序：{//管腳在初始化的時候設置為輸入方式=0;西南交通大學本科畢業設計(論文)P1SEL=0;P1SEL|=BIT2//除P1.2外（另有所用有的管腳設置為一般I/O&=………………&=//將設置為輸入方向，鍵盤的列線BIT1;BIT3;//將和置為輸出方向P1IE|=BIT4;//管腳P1.4能中斷|=//對應的管腳由高到低電平跳變使相應的標志置位………………P1IE|=BIT7;//管腳P1.7能中斷|=//對應的管腳由高到低電平跳變使相應的標志置位

第3頁}程序中，鍵盤列線被設置為輸入方向，只能讀該端口的數據；行線被設置成輸出方向，該端口可讀可寫，可用定時器B使循環輸出高低電平，以監測按鍵事件。2、定時器B初始化程序：{TBCTL=TBSSEL0+TBCLR;選擇ACLK=32768HZ，清除TARTBCCTL0//中斷允許=//時間間隔為0.125西南交通大學本科畢業設計(論文)TBCTL|=MC0;增記數模式

第4頁}由以上程序可以看出，通過設TBCTL可以設置定時器時鐘源選擇，設置來確定時間間隔戶可以根據自己的需要調整相應寄存器的值以滿足自己的要求。在這里由于選擇的時鐘源頻率為32768KHz，并為增計數模式所以定時時間為4096/32768=0.125s。中斷處理程序該部分主要是定時器B中斷和端口中斷處理兩個部分。定時器中斷主要負責設置行線的電平使系統處于按鍵輸入狀態端口中斷主要是負責判斷哪個列線上有按鍵輸入，從而獲得數據。下面給出部分的程序代碼。1、定時器B中服務程序。該部分代碼主要完成循環將相應的行線設置為低電平和高電平，使系統處于按鍵輸入狀態。vector=TIMERB0_VECTORTimerB_ISR(void){{0:{=1;P1OUTBIT3;//p1.3設置為高電平P1OUT&=~(BIT1);//p1.1設置為低電平break;西南交通大學本科畢業設計(論文)

第5頁}1:{=0;P1OUTBIT1;//p1.1設置為高電平P1OUT&=~(BIT3);//p1.3設置為低電平break;}default:break;}}上面程序中，PORT_count用來標記按鍵所按下的行號，與下面的端口中斷服務程序配合使用就可以得到按下的鍵的位置。2、端口中服務程序。該模塊主要用來判斷哪根列線出現了低電平，從而獲得輸入值。下面為部分程序代碼：vector=PORT_ISR(void){Delay_ms(50);//消除延時抖動if(P1IFG&BIT4)//線上有按鍵輸入{P1IFG&=~(BIT4);//清除中斷標志位西南交通大學本科畢業設計(論文)Delay_ms(1);//消除抖動//獲得輸入值{0:=10;//FUN_Key鍵，功能鍵/*所需要的處理動作*/break;1:=鍵，用以顯示"時間"/*所需要的處理動作*/break;}

第6頁}if(P1IFG&BIT5)//列線上有按鍵輸入{}if(P1IFG&BIT6)//列線上有按鍵輸入{}列線上有按鍵輸入{}}//口中斷服務程序結束由以上程序可以看出鍵值判斷的具體過程是這樣的進入端口中斷服務程序之西南交通大學本科畢業設計(論文)

第7頁后，首先是用i—語句判斷是個口產生了中斷。判斷出中斷入口之后，清除相應的中斷標志位

，然后再結合在定時器

B中斷服務程序中所記錄的值來選擇確定按鍵所處的位置。比如：如果當前的中斷入口是P1.4，同時若PORT_count==0么由定時器B中斷服務程序可以得知前P1.1=1，那么用戶按下的鍵是FUN_Key（參照鍵盤電路圖它判斷以此類推。限于文章篇幅，以上程序只簡單給出了P1.4口產生中斷時鍵值的判斷過程。其余各口P1.5、P1.6、P1.7都與的判斷方法相同。然而對于本系統來說我們的目的不是簡單的判斷是哪個鍵被按下了然后獲取鍵值而是要求當有鍵被按下時系統要根據被按下的鍵做出相應的反（主要是指LCD的顯示動作寫控制這些反應的程序代碼是編寫端口服務程序的主要工作為了比較清楚的了解本系統輸入中斷服務程序和主程序之間的結構關系請先參看下圖4-4：輸入模塊如上圖所示，主程序是一直處于循環狀態的。當有按鍵按下，程序進入“有輸入分支并進入中斷接受按鍵輸入信息收完畢之后根據新信息更新循環輸出內容；若無輸入，則程序依據原有信息不斷循環。下面將分別說明各個按鍵的功能及其程序設計。1、FUN_Key：功能鍵。這個鍵主要是用來設置各個檢測通道的上限和下限的。當按1時，LCD進入限值設定頁面；這時，再Up_Key鍵和Down_Key西南交通大學本科畢業設計(論文)

第8頁鍵選擇所需要設置的通道號；選定完畢之后，FUN_Key鍵確認，LCD進入該通道的上下限設置頁面再用鍵和Down_Key鍵選擇所需設置的限位鍵確認；最后，Up_Key鍵和鍵設置限位數據。設置完畢后，進入主程序循環。這個過程可以用下圖來描述：限由上圖可以看出，FUN_Key鍵的功能是通過的值來判別的，所以就可以在FUN_Key鍵動作時，