【導讀】所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文。中以明確的方式標明。本學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。準備，這次的畢業(yè)設(shè)計是以我所在實習公司的一個項目為題展開的。給予我悉心的指導。當我在畢業(yè)設(shè)計遇到困難時，吳老師總是主動幫助我，幫我解決。一些問題，尤其是在寫論文的時候，告訴了我許多該注意的地方。最后，我還要感謝。詳細分析了無磁水表使用LC振蕩電路來測量流量的原理，分。硬件設(shè)計及系統(tǒng)的低功耗設(shè)計，硬件部分包括主控芯片的選型，LC振蕩電路的設(shè)計，軟件部分包括主程序的設(shè)計，初始化程序的設(shè)計，SCANIF模塊，軟件模擬。串口，上位機通訊，液晶顯示，電機控制，E2PROM存儲。對實驗成果及本次設(shè)計。的不足進行了分析。關(guān)鍵詞：無磁水表；MSP430；低功耗；

　　

【正文】 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。 C C R 0 中斷服務(wù)程序首先裝入一位的時間接收模式 ？捕獲模式 ？C C R 0 由捕獲模式改為比較模式CCR 0 + BitTime _ 5 ， 加上半位需要的時間退出中斷服務(wù)程序是是將上次接收到的一位移向下一位 ， 位計數(shù)器減一否S C C I 是否為 1將第八位寫為 1是否收完 8 位捕獲 / 比較模塊關(guān)中斷 ， 退出L P M 3 模式是是否是否發(fā)送完10 位CCR 0 禁止中斷 ， 發(fā)送結(jié)束否是發(fā)送緩沖區(qū)最低字節(jié)為高 ？C C T L 0 的 O U T等于 0C C T L 0 的 O U T等于 1是否數(shù)據(jù)右移一位 ，準備下一次發(fā)送位計數(shù)器減一否 圖 軟件模擬串口程序流程圖 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 上位機 通訊 上位機通訊是指通過 PC 程序 和單片機通訊 ，給單片機發(fā)送一些指令，然后單片機完成相應(yīng)操作。 本次設(shè)計中制作的上位機 軟件 主要包括閥門控制，液晶控制，讀取或設(shè)置 用水量， E2PROM 讀取或存儲用水量等功能，如有需要還可以添加其他功能。 上位機的編程使用的是 VS20xx，語言是 C。使用自帶的組建完成界面的繪制，只要用到的控件 包括： button， RadioButton， ComboBox， label， serialPort 等。繪制出來效果圖如下圖。 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。共 5 個事件，分別是按鍵 1 按下，按鍵 2 按下，按鍵 3 按下，下拉菜單選擇，串口接收到數(shù)據(jù) 。根據(jù)這 5 個事件，配合上上位機的界面完成了上位機應(yīng)用程序的制作。 圖 上位機開發(fā)部分代碼 液晶顯示 液晶使用的是自己開模的液晶 ，然后與 MSP430FW427 相應(yīng)的 IO 口相連，使XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 用 MSP430FW427 自帶的液晶 實現(xiàn)低功耗顯示。 LCD 模塊配置靈活，使用方便。只需要 設(shè)置 LCDCTL 寄存器和 BTCTL 寄存器 中 的 Bit43 即可完成配置。然后只需在LCDM1 中寫入數(shù)據(jù)即可完成每一位的顯示。 根據(jù)原理圖我們可以很輕松的完成LCD 模塊的編程。 圖 液晶界面圖 下表是液晶段碼表，結(jié)合上圖可以完成對顯示內(nèi)容的編程。 表 液晶段碼表 電機控制 電機的控制是使用 H 橋電路，通過設(shè)置 圖中 K1,K2 的高低電平來控制電機的開關(guān)和方向。 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。 當我們接收到開閥或者關(guān)閥指令時才使能比較器，當電機堵轉(zhuǎn)后，立即停止電機，并關(guān)閉比較器，這樣可以降低功耗。而且，因為電機的啟動電流很大，為了防止電機剛啟動就立刻關(guān)閉，我們應(yīng)該在啟動電機后延時一段時間后再打開比較器，這樣可以避免錯誤操作的產(chǎn)生。 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。 本次課題中， E2PROM 通過一個 IO 口供電，當不使用 E2PROM 時只需要把 IO口拉低即可，這樣可以降低功耗。由于 MSP430 沒有硬件的 I2C，所以這里使用了軟件模擬 I2C 協(xié)議。 本章小結(jié) 本章 詳細說明了 無磁水表軟件設(shè)計思路。 軟件主要是 MSP430 的基礎(chǔ)配置，及主程序設(shè)計，初始化程序， SCAN IF 模塊驅(qū)動，軟件模擬串口程序，液晶驅(qū)動，電機控制程序， E2PROM 驅(qū)動，及上位機應(yīng)用程序開發(fā)。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 5 實驗分析 結(jié)果 SCAN IF 測試 使用下圖設(shè)定 1 的代碼， SCAN IF 模塊大約 4μ A 的功耗。使用設(shè)定 2 的代碼，SCAN IF 模塊大約 2μ A 左右。由此可見，使用第二段代碼可以節(jié)約近一半的功耗 。 圖 SCAN IF TSM 狀態(tài)機設(shè)定 1 圖 SCAN IF TSM 狀態(tài)機設(shè)定 2 圖 設(shè)定 2 波形圖 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 電容電感測試 以下是使用不同電感進行波形測試的實驗 波形圖 。 根據(jù)對比，最后選擇 140μ H大體積電感。 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。經(jīng)過測試 ， 這兩位設(shè)置為 10 時，液晶不會閃爍 且 功耗最低。 XXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 圖 液晶顯示圖 本章小結(jié) 本章主要給出了 SCAN IF 模塊，電容電感，液晶 實驗過程中的測試數(shù)據(jù) 及實驗截圖 。 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。經(jīng)深入研究，選擇 TI 公司生產(chǎn)的 MSP430FW427 單片機為主控芯片，制作了無磁水表，這是一種新型的水表， 能為客戶用水提供準確的計量。 本文詳細介紹了基于 MSP430FW427 單片機無磁水表系統(tǒng)設(shè)計過程，硬件方面我司自主設(shè)計電路，器件選型，繪制原理圖和 PCB 板。遵循模塊化 的 設(shè)計原則，完成整個系統(tǒng)設(shè)計。 本次課題 需要完成的任務(wù)主要有： 1. 了解無磁傳感器的工作原理，深入研究 SCAN IF 模塊， 了解 SCAN IF 模塊如何通過無磁傳感器完成對流量的檢測。和普通的 有磁傳感器相比， 無磁傳感器不會吸附水中雜質(zhì)，長期使用可以保持高精度。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。 2. LCD 顯示，使用自己開模的液晶， 定制顯示的內(nèi)容 。 該系列單片機的 內(nèi)部 集成了 LCD 模塊，最高支持 96 段顯示。操作簡單，功耗低 ， 顯示內(nèi)容定制且直觀。 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。 4. 上位機開發(fā)，使用 C和 VS20xx 開發(fā)的 windows 桌面應(yīng)用程序，使數(shù)據(jù)通訊變得直觀、簡單、美觀?，F(xiàn)實項目中 使用 的 功能更 加 復雜的大型系統(tǒng) ，一般使用網(wǎng)頁開發(fā) 。 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。 5. 系統(tǒng)的低功耗設(shè)計，無磁水表一般工作在電池供電的情況下，使用 ，20xxmA/h 的鋰電池供電。主控芯片在不打開模塊功能的情況下，工作電壓 3V 時，功耗低于 1μ A，使用模塊功能時，一般在 1 到 4 個μ A 不等，整體低于 10 個μ A。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。抄表一般一天或者數(shù)天一次，開關(guān)電機一般只在沒電的時候一次，因此對水表的低功耗影響不大。 本次課題的不足及需要改進的地方： 1. 有些器件選型不好，硬件部分的功耗降不下來。如復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，這會導致功耗急劇增加。還有電機電源部分的電路也沒設(shè)計好，功耗會增加到 6 個 mA，因此硬件部 分需要修改。液晶的對比度電阻選擇也有問題，功耗超過預(yù)期，預(yù)期 在 2μ A 左右 ,實際使用中超過 50μA，因此功耗問題還有很多地方需要改進 。 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 。 參考文獻 [1]王云平 ,邵定國 ,李朝東 . 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