【正文】 在組態(tài)王中對(duì)下位機(jī)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行所需要的處理。譬如：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、趨勢(shì)曲線的繪制、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等。 針對(duì)以上所述，本文結(jié)構(gòu)安排如下： 第一章：緒論。簡(jiǎn)要 介紹文章研究的相關(guān)內(nèi)容在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，以及本文所研究的主要內(nèi)容。 第二章：介紹系統(tǒng)的功能及工作原理，對(duì)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇 適合本測(cè)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的相關(guān)軟件、硬件平臺(tái)。 第三章：將整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，并詳細(xì)介紹各個(gè)模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。 第四章：在搭建好的硬件平臺(tái)上進(jìn)行軟件開發(fā)，編寫各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序。根據(jù)單片機(jī)通用通信協(xié)議 HEX 編寫串口通信程序。 第五章：總結(jié)了該系統(tǒng)的研發(fā)工作，并對(duì)以后的工作提出了建議。 第 2 章 基于 MSP430 的數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于 MSP430的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建 系統(tǒng)功能分析 該系統(tǒng)主要是一個(gè)主要用于結(jié)合溫度、壓力、液位、流量等模擬量輸出類型的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。具有一定的通用性，除了以上所列的幾個(gè)傳感器類型，其實(shí)對(duì)于兩線制，輸出為電壓或者電流類型的傳感器，都可利用本系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)如果需要，用戶可以設(shè)定所監(jiān)測(cè)量的上限和下限，在對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；具有外部驅(qū)動(dòng)電路，在必要的時(shí)候，可以根據(jù)檢測(cè)值驅(qū)動(dòng)外部大功率器件運(yùn)作 （如直流電機(jī)）；也可以通過 RS232與 PC機(jī)進(jìn)行異步串口通信，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)組態(tài)軟件的交互，在“組態(tài)王 ”中進(jìn)行更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理（如：實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表、趨勢(shì)圖繪制等）。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示： 根據(jù)以上分析，我們得出基于 MSP430 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要需要完成的功能有： （ 1）、借助于溫度、壓力、液位等傳感器及 MSP430 自身集成的 ADC12 模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集； 圖 21 基于 MSP430 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （ 2）、采集數(shù)據(jù)以及其它量的點(diǎn)陣 LCD 顯示： ① 檢測(cè)值。無查詢時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)顯示各 監(jiān)測(cè)通道的采集值，用戶需要快速查時(shí)，可以通過指定按鍵快速查詢。 ② 設(shè)置門限值。如用戶需要，可以設(shè)定某個(gè)量所需保持的上限以及下限。該設(shè)置過程通過按鍵及 LCD 顯示共同模塊實(shí)現(xiàn)。 ③ 實(shí)時(shí)時(shí)鐘。用戶可以通過指定按鍵查詢當(dāng)前時(shí)間。包括年、月、日、星期及時(shí)間。 （ 3）、超限報(bào)警。如果用戶對(duì)某個(gè)檢測(cè)量進(jìn)行了限位設(shè)定，并且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測(cè)到的實(shí)際值超限，系統(tǒng)即發(fā)出聲光報(bào)警：蜂鳴器蜂鳴，同時(shí)處于超限通道的 LED 燈閃爍，使用戶可以快速找到發(fā)生超限的通道； （ 4）、外負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。主要是指，根據(jù)所檢測(cè)到的傳感器信號(hào)通過放大和隔離電路驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)； （ 5）、和上位機(jī)的異步串口通信功能。上位機(jī)軟件系統(tǒng)基于“組態(tài)王 ”平臺(tái)，根據(jù)單片機(jī)通用通信協(xié)議（ HEX）開發(fā)通信程序。組態(tài)王接收到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) MCU 傳回的數(shù)據(jù)之可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)表顯示、歷史報(bào)表顯示、進(jìn)行趨勢(shì)圖的繪制等。 系統(tǒng)的硬件原理框圖 本系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖 22 所示： 硬件系統(tǒng)可分為以下幾個(gè)模塊： 圖 22 基于 MSP430 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件框圖 模塊 I： A/D 轉(zhuǎn) 換模塊 模塊 II：點(diǎn)陣 LCD 顯示模塊 模塊 III：按鍵處理模塊 模塊 IV： USART 異步串行通信模塊 模塊 V： 外圍驅(qū)動(dòng)電路模塊 系統(tǒng)的工作過程 本數(shù)據(jù)采集模塊初始設(shè)置有 8 個(gè)模擬量采集通道。通道 1 和 2 位溫度數(shù)據(jù)采集；通道 3 和 4 為壓力數(shù)據(jù)采集；通道 5 和 6 為液位數(shù)據(jù)采集；通道 7 和 8 為流量數(shù)據(jù)采集。所用傳感器既可以是電壓輸出，也可以是電流輸出，只需在采集模塊上以指定方法稍作改動(dòng)即可。傳感器連接完畢之后，給模塊上電。系統(tǒng)的供電模式可以有兩種，第一種為外部電源供電，第二種為自帶電池供電。系統(tǒng)供電之后，即進(jìn)入基本工作狀態(tài)。開始各個(gè)通道的數(shù)據(jù)采集工作。在無人干預(yù)的情況下， LCD 循環(huán)輸出各個(gè)采集通道所采集到的數(shù)據(jù)值。 如果用戶需要其它要求，可附加其它設(shè)置。主要包括三個(gè)方面： 監(jiān)測(cè)量的門限要求。即如果用戶需要控制某個(gè)量的檢測(cè)值在一定的范圍之內(nèi)，超出這個(gè)范圍需要系統(tǒng)報(bào)警告知用戶。這時(shí)，用戶可以按下功能鍵，選擇需要設(shè)置門限的監(jiān)測(cè)量，設(shè)置所需控制的上限和下限。設(shè)置之后，系統(tǒng)自動(dòng)保存設(shè)置值 。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)值超限時(shí)，蜂鳴器鳴響，同時(shí)處于超限通道的 LED燈閃爍； 外負(fù)載的驅(qū)動(dòng)要求。即當(dāng)所檢測(cè)值到達(dá)某個(gè)量，或超出某個(gè)范圍之后，與該監(jiān)測(cè)量相關(guān)的繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)； 與上位機(jī)通信要求。上位機(jī)軟件系統(tǒng)基于“組態(tài)王 ”平臺(tái)開發(fā)。主要用于滿足用戶需要的更高要求。如：歷史數(shù)據(jù)的方便查詢、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、遠(yuǎn)程控制等。這些功能都可以在組態(tài)軟件中很方便的得以實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)主要功能器件的介紹及選擇 單片機(jī)的選擇 嵌入式系統(tǒng)的核心是微控制器（ MCU）， MCU 的性能如何將直接影響整 個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的性能。在測(cè)試系統(tǒng)中 MCU 的選擇主要需要考慮以下幾個(gè)方面： MCU 的字長(zhǎng)和處理的速度。 MCU 的字長(zhǎng)直接影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度和能力。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力越強(qiáng)，處理的速度就越高。但需要根據(jù)測(cè)量的實(shí)際工作情況和性價(jià)比綜合考慮。 芯片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量。大多數(shù)的 MCU 的片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不是很大，需要用戶在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)存儲(chǔ)器，但有些芯片廠家的產(chǎn)品具有相對(duì)較大的存儲(chǔ)空間。用戶在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮使用片內(nèi)存儲(chǔ)器比較大的 MCU 以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 片內(nèi)外圍電路。目前，很多芯片廠商根據(jù)自己生產(chǎn)的芯片使用的不同領(lǐng)域，在芯片內(nèi)擴(kuò)展了相關(guān)的功能模塊，我們稱之為片內(nèi)外圍電路。如 USB 接口電路、 LCD 控制器、 ADC 和 DAC 等。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)該盡可能的選用片內(nèi)外圍電路來完成所需的功能，這樣既可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，同時(shí)又提高了系統(tǒng)的可靠性。我們?cè)谶x用芯片時(shí)應(yīng)盡量選擇片內(nèi)外圍模塊豐富的 MCU。 系統(tǒng)工作環(huán)境的影響。對(duì)于不同的工作環(huán)境應(yīng)選用不同的 MCU。本測(cè)試系統(tǒng)既可以采用外部電源供電，又同時(shí)具有自帶電池供電的功能。因此，應(yīng)選擇低功耗的 MCU。 綜合上述 MCU 的選擇原則，我們?cè)诒鞠到y(tǒng)中選用 TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)。 TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)是一種具有超低功耗特性的功能強(qiáng)大的單片機(jī)。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用了 MSP430F44X 系列中的 F449 作為核心處理器。 現(xiàn)將 MSP430F44X 系列單片機(jī)簡(jiǎn)單情況介紹如下： （ 1） 特點(diǎn) ? 低工作電壓： ～ 。 ? 超低功耗： 活動(dòng)模式 280μA @1MHz， ； 待機(jī)模式 ； 掉電模式（ RAM 數(shù)據(jù)保持） 。 ? 有 5 種節(jié)電模式。 ? 從待機(jī)到喚醒的響應(yīng)時(shí)間不超過 6μs。 ? 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動(dòng)掃描特性。 ? 16 位 精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu) (RISC)， 125ns 指令周期。 ? 具有 3 個(gè)捕獲 /比較寄存器 16 位定時(shí)器：定時(shí)器 A 和定時(shí) B。 ? 串行通信可軟件選擇 UART/SPI 模式。 ? 片內(nèi)比較器配合其它器件可以構(gòu)成斜邊 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ? 可編程電壓檢測(cè)器掉電檢測(cè)器。 ? 可在線串行編程，不需要外部編程電壓。 ? 驅(qū)動(dòng)液晶的能力可達(dá) 160 段。 ? 可編程的保密熔絲保護(hù)設(shè)計(jì)者代碼。 ? FLASH 存儲(chǔ)器多達(dá) 60KB， RAM 多達(dá) 2KB。 ? 該系列常見的的有 3 個(gè)器件： MSP430F447， MSP430F448， MSP430F449。 ? ? ? Bygnksguybb （ 2） 結(jié)構(gòu) MSP430F44X 系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 23 所示： 圖 23 MSP430F44X 系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 圖 24 MSP430F44X 系列單片機(jī)引腳