[精品]超低功耗流量仪表软件系统设计

[精品]超低功耗流量仪软件系统设计 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 超低功耗流量仪表软件系统设计 超低功耗流量仪表软件系统设计 摘 要:由于流量仪表使用条件一般比较恶劣，而仪表本身往往又需连续长期运行，因此，在研制低功耗流量仪表时，必须首先考虑它的功耗和可靠性。本文设计了一种用TI的新型单片机MSP430设计的超低功耗流量仪表系统，利用了MSP430超低功耗和高集成度的优点，该仪表具有功能强、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点。根据不同的需求可以应用于多种工业控制现场。本文主要是超低功耗流量仪表的软件设计，主要实现对流量，质量等的测量，通过IAR编译器对设计的程序编译运行，使我们能更好的测试程序是否能满足设计的要求。 关键词:MSP430;超低功耗;流量仪表;IAR 中图分类号:TH814.92 1 绪论 1.1 系统设计的意义 由于流量测量直接涉及到原料的消耗和产品成本核算，因而日益受到有关方面的重视，对其测量精度及其可靠性要求也日益严格。由于流量仪表使用条件一般比较恶劣，而仪表本身往往又需要连续长期运行，因此，在研制低功耗流量仪表时，应首先考虑它的功耗，还有可靠性，所以保证控制仪表的微机系统工作的功耗致关重要。目前使用的MSP430，可靠性较高，而且低功耗，可以更好的节省资源。 1.2 流量仪表的设计要点 在科学技术与社会生产高度发达的今天，测试仪器与仪器仪表系统发展迅速，被侧对象的跨度既广泛又具有多样性。本设计的流量仪表是以MSP430单片机为核心的仪表，其设计跟一般设计一样都有两大要点:即模块化设计和模块的连接。 (1)模块化设计。依据仪表的功能、精度要求等，自上而下(或由大到小) 按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计与调试，然后把它们连接起来，进行总调，这就是设计仪表的最基本思想。 通常把硬件分主机、过程通道、人机联系部件、通讯接口等几个模块;而把软件分为监控程序(包括初始化、键盘与显示管理、中断管理、时钟管理、自诊断等)、中断处理程序以及各种测量和控制等功能模块。模块化设计的优点是:无论是硬件还是软件，每个模块都相对独 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 立，故能独立地进行研制和修改，使复杂的研制工作得到简化，从而提高工作效益和研制速度。 (2)模块的连接。软、硬件研制、调试之后还需要将它们按一定的方式连接起来，才能构成完整的仪表。为实现既定的各种功能，软件模块的连接一般是通过监控主程序调用各种功能模块，或采用中断的实时地执行相应的服务模块来实现。硬件模块连接方法有两种:一种是以主机模块为核心，通过设计者自行定义的内部总线(数据总线、地址总线和控制总线) 连接其它模块;另一种是用标准总线连接其它模块，这种方式可选择标准化、模块化的典型电路，使配接灵活、方便。 选用的MSP430系列单片机是一种低电压(1.8V,3.6V)、低工作电流(在1MHz时为0.1,400uA)、具有5种省电模式的超低功耗微控制器;外围电路基本采用微功耗的贴片式CMOS芯片，使得整机最大工作电流小于380uA，基本保证使用1节3.6V锂电池(5Ah)供电仪表就能持续正常工作1.5,2年。MSP430单片机的超低能耗的体系结构大大延长了电池寿命;适用于精密测量最理想最高性能模拟特性;16位用CPU为每一时间片处理的代码段容量提供新的特性。 2 MSP430单片机简单介绍及资源分配 2.1 MSP430单片机简单介绍 MSP430系列是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。MSP430的33X、32X、31X等系列具有LCD驱动模块，对提高系统的集成度较有利。 2.2 MSP430系统资源分配 时钟 2.2.1 时钟源 (1)低频晶振LFXT1----采用32768Hz钟表晶振，内配电容;(2)XT2振荡器----8MHz，备用;(3)DCO振荡器----带FLL+。 2.2.2 时钟分配 ACLK=32768Hz MCLK=8MHz(XT2)SMCLK=1048576Hz(初始启动) 2.2.3 看门狗定时器 (1)设为16ms定时器;(2)WatchDog。 2.2.4 基本定时器 <1>计数器1----作LCD分频时钟信号; <2>计数器2----作1S定时器。 定时器A----作外部事件计数器使用----流量脉冲输入; 定时器B:<1>----流量脉冲输出TBCCR3:(TB3，P3.4) TBCCR4:(TB4，P3.5) <2>----作外部事件计数器使用----第二路流量脉冲输入。 2.2.5 I/O端口 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 键盘:6个----P1.0，P1.1，P1.2，P2.1，P2.2，P2.3输入; ADC.----P6.0/A0----接Pt100温度输入; ----P6.1/A1----接 20mA); P压力输入; ----P6.2/A2----接Cy差压输入(4------P6.3/A3----接Q流量输入(4--20mA); FLASH--程序存储区:0X1100--0xFFFF; --信息存储区:A:0x1080--0x10ff 3 软件设计 3.1 初128Byte B:0x1000--0x107f 128Byte。 始化程序设计 因为上电之后只进行一次初始化，初始化需要看门狗初始化，系统时钟初始化，Timer_A初始化，键盘输入端口初始化，LCD初始化。 3.2 读取参数程序设计 因为要检测流量的多少，需要设置一些参数，还有计算的依据，也需要设置参数，而这些参数都是第一次上电以前设置的，所以在采样之前要先设置参数，但是有的时候用户也可以设置参数，所以需要这些参数保存到散存中，不用重复设置。 3.3 读取累积流量程序设计 因为上一次测量的时候可能因为断电或者其他原因导致累积。所以为了更准确的知道具体流量的值，需要读取是不是有累积，这样可以更准确的测量。 3.4 显示子程序设计 本文的显示程序包括当前瞬时流量的显示，瞬时流量百分比显示，瞬时质量流量显示，瞬时流量百分比显示，体积流量显示。如果要重新设置参数，都需要通过显示才能设置。 3.5 定时程序设计 当WDT被设为看门狗模式时，WDTIFG标志用于在复位中断服务程序中判断是否是因为看门狗引起的芯片复位。如果WDTIFG=1，则是WDT引起初始化状态;如果WDTIFG=0，则是由其他原因引起PUC。 当WDT被是设为定时器模式时，如果WDTIFG在定时时间到时置位，并产生WDT定时器中断请求。定时器模式的中断向量与看门狗模式的不同。在定时器模式中，如果中断请求得到服务，则WDTIFG标志在中断服务程序中会自动复位。 参考文献: [1]蔡武昌.流量测量方法和仪表的选用[M].北京:化学工业出版社，2006. [2]朱德祥.流量仪表原理和应用[M].上海:华东化工学院出版社，1992. 作者简介:宋娟娟(1984.12-)，女，河南中牟人，教师，助教，学士学位，研究方向:计算机软件工程。 作者单位:郑州电力职业技术学院，郑州 451450 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～