【正文】 傳輸數(shù)據(jù)時，開關(guān)電機時，讀寫 E2PROM 時功耗相對來說 大 很多，會達到毫安級，但是這類操作相對較少。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 6 本文總結(jié) 本文廣泛的查閱了國內(nèi)外的相關(guān)手冊，官方資料，期刊，文獻等。 當電機 轉(zhuǎn)動到極限位置 堵轉(zhuǎn)時， 會產(chǎn)生很大的電流，通過電流比較電路，觸發(fā)比較器中斷，在中斷中使電機 停止轉(zhuǎn)動，防止燒壞電機。下一次觸發(fā)中斷時是處在數(shù)據(jù)的邊緣位置，此時很有可能發(fā)生誤讀，所以我們應(yīng)該在一位數(shù)據(jù)的中間位置采樣高低電平，在起始位完后，給TACCRx 加載發(fā)送半位需要的時間，發(fā)送一位是 個機器周期，半位為 個機器周期， 約等于 6。 // RXTXData 左移一位，最低位為 0 當我們發(fā)送數(shù)據(jù)時，我們從最低位開始，第一個發(fā)送的位是我們后來 移位出來的 0，也就是起始位，然后跟著的是 8 個數(shù)據(jù)位，最后一位 寫 1，也就是結(jié)束位 。 //使能 SCAN IF 模塊 或 ： SIFCTL1 = SIFEN | SIFIE3 | SIFIE4。 //輸出， 5 x SIFCLK SIFTSM9 = 0x0220。 //SCAN IF 模塊初始化 endif … … ifdef BASICTIMER_H_ BT_Init()。主要介紹了主控芯片的選型， LC 振蕩電路 設(shè)計，液晶顯示電路，電機驅(qū)動電路，電流比較電路， E2PROM電路 設(shè)計。 對 于沒有使用的 GPIO 應(yīng)進行如下處理 ： 把沒有使用的 GPIO 設(shè)置為輸出 模式 ，根據(jù)外部電路決定拉低拉高 。 圖 電機 電流 檢測波形圖 E2PROM 電路設(shè)計 圖中 WP 標號 是單片機的一個 IO 口，連接在 E2PROM 的 VCC 引腳 上 ， 可以通過控制 IO 口的高低電平來控制 E2PROM 的電源開關(guān)，當我們不使用 E2PROM 時，WP 拉低，這時該模塊的功耗為 0，可以降低功耗。單片機的 SIFCOM,SIFCH0,SIFCH1 對應(yīng)連接圖中 SIFCOM,SIFCH0,SIFCH1。 Timer_3 等待中斷產(chǎn)生，當產(chǎn)生中斷時，作為串口接收數(shù)據(jù)， 處理數(shù)據(jù) 。 參考電壓 自校準流程 參考電壓 自校準也就是通過程序自動尋找到合適的參考電壓，是 SCAN IF 編程中最重要的一部分。然后根據(jù)表中的 Q1 和 Q2 的值，和 SIFCTL 的設(shè)置來修改SIFCNT 的值。 對應(yīng)這個位置轉(zhuǎn)換圖 能 知道 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動 的 方向，從 變換 快慢可以知道 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的 快慢 ，此處我們需要的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，從圈數(shù)我們可以得到用水量 。 遠程抄表及控制：如何進行上位機和下位機的通訊，在 預(yù)防錯誤幀產(chǎn)生的前提下進行正確的接收和解碼，并根據(jù)命令進行操作。從供電方式 分類 有：電池供電，市電供電等。 電子水表：是指流量 檢測不使 用機械原理進行計數(shù) 的水表。 XXX 20xx 年 5 月XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 基于低功耗 ms p430 無磁水表單片系統(tǒng)開發(fā) 摘要 ： 設(shè)計了 以 MSP430為 核心的低功耗無磁水表系統(tǒng) 。 本論文是在我的導(dǎo)師 XX 老師的悉心指導(dǎo)下完成的，感謝 XX 老師能在百忙之中給予我悉心的指導(dǎo)。優(yōu)點：售價便宜，不需要供電，缺點：計量不準確，磨損較嚴重，壽命不長，無法遠程集抄等。智能水表的類型多種多樣。 SCAN IF 內(nèi)部 比較器參考電壓的設(shè)置： 在確定電感處在金屬區(qū)還是非金屬區(qū)時，主要是檢測經(jīng)延時后，衰減波形的包絡(luò)線是在參考電壓上，還是參考電壓下。我們可以得到 4 種情況： 00， 01， 10， 11。 圖 波形檢測原理圖 MSP430 單片機中的 SCAN IF 模塊 能夠在低功耗下自動檢測 振蕩信號的振幅或者包絡(luò)線 ， 它由模擬前端 (AFE)、信號處理狀態(tài)機 (PSM)、定時狀態(tài)機 (TSM)3 部分XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 組成 。 SIFPSMV 指針 通過地址來指向下一個成員 。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 給一個較大的參考電壓延時一段時間減小參考電壓輸出是否是 1否記錄最大值U p p e r D A C 1是給一個較小的參考電壓延時一段時間增大參考電壓輸出是否是 0否記錄最小值L o w e r D A C 1是U p p e r D A C 1 L o w e r D A C 1 設(shè)定范圍處理數(shù)據(jù)是 圖 自校準程序流程圖 總體設(shè)計思路 以 MSP430FW427 作為主控設(shè)備 。 下圖 為 MSP430FW42x 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 電機電流比較原理圖 下圖是實測的電機開始轉(zhuǎn)動到電機 堵 轉(zhuǎn)的 電流檢測圖 。 數(shù)據(jù)手冊上 給出的 最低功耗通常是在 單片機處于低功耗模式，其他的外設(shè)全部關(guān)閉時的功耗 。 在執(zhí)行完中斷后，退出中斷時 立刻進入低功耗模式。 void MSP430_Init(void) { System_Init()。 //傳感器 2 激勵， 1 x SIFCLK SIFTSM6 = 0x0425。 SIFPSMV = (unsigned int) amp。把 8 位 的無符號整形 賦值給 16 位 無符號整形 ，就是把 8 位 的 數(shù)據(jù)寫入 16 位數(shù)據(jù)的低八位。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 Timer_A 內(nèi)部有一個 TAR（ Timer_A Register）， TAR 是 Timer_A 的計數(shù)器，它隨著晶振一直計數(shù)，當它的值等于 TACCRx 時就會產(chǎn)生中斷，此時，我們讓 TACCRx計數(shù)器的值加 0x0e，那么 14 個時鐘周期后 TAR 又會再次等于 TACCRx 產(chǎn)生中斷。 根據(jù)原理圖我們可以很輕松的完成LCD 模塊的編程。 圖 電容電感測試 1： 80UH 大體積電感正常波形 圖 電容電感測試 2： 80UH 小體積電感正常波形 圖 電容電感測試 3： 100UH 大體積電感正常波形 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 圖 電容電感測試 4： 100UH 小體積電感正常波形 圖 電容電感測試 5： 140UH 大 體積電感正常波形 液晶測試 液晶測試主要在設(shè)置液晶的刷新頻率，即修改 BTCTL 寄存器的 Bits34， 00 ：fACLK/32， 01 ： fACLK/64， 10： fACLK/128， 11 ： fACLK/256。 但現(xiàn)在開發(fā)的 windows 桌面應(yīng)用程序仍可以作為測試之用。如復(fù)位電路使用的那個元器件，需要幾個μ A，而且多處使用了這個期間，這會導(dǎo)致功耗急劇增加。遵循模塊化 的 設(shè)計原則，完成整個系統(tǒng)設(shè)計。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 開始開關(guān)閥命令打開比較器H 橋?qū)ㄟM行開關(guān)閥是比較器中斷H 橋關(guān)閉電機停轉(zhuǎn)是結(jié)束否否 圖 電機控制程序流程圖 E2PROM存儲 我們的無磁水表是使用電磁供電的，所以在換電池時單片機是斷電 的，但是我們不希望之前的數(shù)據(jù)丟失，所以我們使用了 E2PROM 在換電池時記錄下當前 的 用水信息，在通電時再把信息從 E2PROM 中讀回去。 上位機的編程使用的是 VS20xx，語言是 C。 接收模式： 接收模式時， 需要接收 8 位有效的二進制數(shù) 。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 開始IO 口設(shè)置為第二功能設(shè)置時間狀態(tài)機S IF T S M x設(shè)置控制寄存器S IF C T L x使能 SC A N IF 模塊開始自校準結(jié)束設(shè)置信號處理狀態(tài)機SIF P SM V 圖 SCAN IF 模塊初始化程序流程圖 串口 因為 MSP430FW427 單片機內(nèi)部沒有 硬件 串口模塊，所以需要軟件模擬串口 進行通訊 。 SIFCOM 端加載 VCC/2 電壓時需要延時一段時間，使電壓穩(wěn)定。= ~ (BIT0|BIT1)。所以在硬件條件相同的情況下，軟件的設(shè)計 是非常重要的，好的軟件不僅僅在于滿足功能，還可以使功能更穩(wěn)定， 功耗更低。默認情況下， MSP430 的 GPIO 是作為輸入的 。 手冊中通常給出每 MHz 的功耗 。本次設(shè)計中，我們使用 4 個公共端， 20 個 LCD 管腳，總計 24 個 IO 口，圖中 S0S19，分別連接單片機 S0S19 的 IO 口。本次課題 以 msp430fw427做 主控器，配合其他外設(shè) ，完成無磁水表的系統(tǒng)設(shè)計。當 SIFDAC 的值在波形之下時，SIFOUT 等于 1。 Error： 表示發(fā)生了錯誤的運動。 表 電感電容組合表 SCAN IF 模塊工作 過程 SCAN IF 模塊是一個接口，外部只需連接一個合適的電容和電感即可完成檢測。 所以 電機到達極限位置時停止轉(zhuǎn)動也是電機開關(guān)閥控制的難點。 無磁XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 水表以其計量精度高，無磁性，不會吸附水中雜質(zhì)，不易被人為干擾等優(yōu)點，長期使用仍能保持高精度，越來越被廣大表廠重視。還有量程較小 ， 使用范圍也跟著變小了。 軟件部分包括主程序的設(shè)計，初始化程序的設(shè)計， SCAN IF 模塊，軟件模擬串口，上位機通訊，液晶顯示，電機控制， E2PROM 存儲。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 進入新世紀以來 ，智能水表成 為了急速發(fā)展 的水表種類 ，品種越來越多，性能越來越好 。 隨著 智能水表 的出現(xiàn) ， 以往 用水 的 管理模式 也得到了改變。 研究的主要內(nèi)容 MSP430FW427 作為主控中心 ，既要接收外部信號，又要對接收到的信號進行處理，還得對被控設(shè)備進行控制。 兩個電感分別出于金屬區(qū)，非金屬區(qū)時，可以產(chǎn)生以下幾種情況： XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 位置波形圖 我們把衰減更快的情況記作 0，衰減更慢的情況記作 1。 內(nèi)部 DAC 了 設(shè)定一條參考電壓，在檢測時間內(nèi) ，即圖中 tgate，如果正弦波的包絡(luò)線在參考電壓之下則為 0，如果在參考電壓之上則為 1。 Q3 和 Q0 表示當前 S1 和 S2 的值 。得到 UpperDAC1 和 LowerDAC1 后， UpperDAC1+LowerDAC1 除以 2 就是中間值。 [6]該器件的超低功耗結(jié)構(gòu)和流量檢測模塊不僅延長了電池 壽命 ,同時還提高了儀表的精度與性能。 可以算出 CA1 處的電壓為 。但是 事實上 因為種種原因 ， 單片機的實際工作電壓往往高于最低電壓 。MSP430FW42x 系列的單片機有 5 種低功耗模式 ，分別是：LPM0,LPM1,LPM2,LPM3,LPM4。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 程序中 充分 利用模塊化的思想，使用條件編譯，在包含該部分頭文件時才編譯該部分的初始化程序，不包含 時就 不編譯 。 //延時， 1 x ACLK（實際為： x SIFCLK） SIFTSM3 = 0x6934。 SIFCTL5 = 0x0045。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 串口通訊時序圖 軟件模擬串口工作原理 發(fā)送模式 ： 我們通過串口發(fā)送的是一個 8 位的數(shù)據(jù)，但是一個字符幀實際上 有10 位二進制碼 。 波特率2400，即一秒鐘發(fā)送 2400 位二進制代碼，發(fā)送 一位 二進制代碼的時間為 1/2400 = ,所以 Timer_A要做成 一個約等于 的中斷來做波特率發(fā)生器。 LCD 模塊配置靈活，使用方便。由此可見，使用第二段代碼可以節(jié)約近一半的功耗 。 3. 軟件模擬串口，使用起來靈活，可以輕松切換到 MBUS 總線協(xié)議上，在水表實際抄表中是使用的 MBUS 總線協(xié)議，只需把串口輸出的高低電平取反即可。 2. 表記現(xiàn)在是獨立的，沒有地址管理的概念，下一步就是建立地址的概念，在抄表 時至關(guān)重要，實際使用中不可能點對點 ，而應(yīng)該是對一塊區(qū)域的所有表進行一次XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 集抄 。內(nèi)部集成的 SCAN IF 模塊，可以在初始化后脫離 CPU 工作，使功耗大大降低。 本章小結(jié) 本章 詳細說明了 無磁水表軟件設(shè)計思路。 刪除 圖 上位機界面圖 程序部分主要通過事件來完成，例如按下按鍵以后執(zhí)行發(fā)送命令，編程全部采用面向?qū)ο笫降脑O(shè)計方法，主要程序如下圖所示。 這里可以根據(jù)個人設(shè)計選擇之后的操作。 Timer_A 還 可以用來捕獲指定引腳的沿變化，使用該特性可以用來捕獲串口通訊的起始位信號。i=857。時間狀態(tài)機是一個獨立于 CPU 的部分，只好給每一個時