毕业设计论文1426刘天豪副本.docx

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毕业设计论文1426刘天豪副本

西南交通大学

本科毕业设计（论文）

基于单片机的多通道数据监测系统

Amulti-channeldatadetectionsystembasedonMCU

年级:

2004级

学号:

20041426

姓名:

刘天豪

专业:

机械电子工程

指导老师:

肖世德

2008年6月

院系机械工程学院专业机械电子工程

年级2004级姓名刘天豪

题目基于单片机的多通道数据监测系统

指导教师

评语

指导教师（签章）

评阅人

评语

评阅人（签章）

成绩

答辩委员会主任（签章）

年月日

毕业设计（论文）任务书

班级茅机学生姓名刘天豪学号20041426

发题日期：

2008年3月5日完成日期：

6月10日

题目基于单片机的多通道数据监测系统

1、本论文的目的、意义

温度压力液位流量是工业自动化常见控制参量，实现其监测与控制是基础性工作，也是机械电子工程专业学生必须掌握的基础内容。

本课题要求学生综合利用所学知识，培养动手能力，在前人工作基础上，改进完善，实现多通道模拟工业温度压力液位信号采集和处理显示，实现上下限报警和电磁继电器和开关通断控制。

该课题对于机电测控实验中心完善实验建设具备价值。

2、学生应完成的任务

（1）查阅收集资料、熟悉设计原始资料、完成相关不少于10000个字符的外文资料

翻译。

（2）完成毕业实习调研以及实习报告的撰写。

（3）现有温度压力液位流量监测与控制系统调研和资料搜集。

（4）多路参量监测与控制系统方案设计。

（5）接口电路板制作和加工。

（6）实验程序设计与调试。

（7）完整程序和实物一套。

（8）整理完成不少于24000字的毕业论文。

3、论文各部分内容及时间分配：

（共12周）

第一部分调研准备和资料搜集（2周）

第二部分方案设计和元器件采购（2周）

第三部分硬件制作（3周）

第四部分软件调试（3周）

第五部分系统集成，撰写毕业论文（1周）

评阅及答辩评阅答辩（1周）

备注

指导教师：

年月日

审批人：

年月日

摘要

随着电子计算机信息技术的不断发展和完善，采用单片机实现的数据采集系统的应用越来越多。

采用单片机实现的数据采集系统具有自动化和无人值守的特点。

在许多工业测控机械、医疗仪器以及消费电子产品中，都对数据采集系统的实时性与功耗提出了更高的要求：

即在满足微功耗、微型化的总体设计原则基础上，又要能实时反映现场采集数据的变化。

这就对系统的功耗、采样速度、数据存储和传输速度等提出了更高的要求。

然而，随着半导体与微控制器技术的飞速发展，各种微电子器件的性能不断提高，功耗却不断降低。

技术的进步使得高速度、低功耗的数据采集系统得以实现。

本文设计的数据采集与显示、处理系统采用TI公司研制的MSP430系列超低功耗单片机作为核心控制元件，实现了8通道模拟量数据的采集、自动循环显示、用户查询、限位设定及报警、外围驱动能力、时间显示、以及和上位机组态软件的通信功能。

该系统功能齐全，且具有一定的通用性。

主要研究内容如下：

首先，分析了数据采集系统技术领域内国内外的研究现状，以及MSP430系列低功耗单片机的特点和应用情况。

其次，分析了研究数据采集系统的现实意义，在此基础上给出了基于MSP430单片机的数据采集系统的总体设计方案。

比较详细的介绍了实现该系统的硬件电路设计，包括电源电路、按键电路、复位电路、点阵LCD显示电路、LED指示灯和蜂鸣器报警电路、直流电机驱动电路和USART异步串行通信电路等电路的原理图设计。

最后详细的介绍了基于C语言的软件系统实现方案。

其中，软件系统的设计是本设计的工作重点。

设计过程采用了模块化的软件设计思想。

文中第4章前6小节详细介绍了系统中各个模块软件设计过程。

其中和组态王的串口通信程序设计是最有创新性的内容；第7小节介绍了这些模块之间的输入、输出等链接关系，并最终给出了主处理程序的结构框架。

本设计的最终实验结果表明，下位机的数据采集及显示、查询、报警等功能均能顺利实现；与组态王的串口通信程序设计取得了明显的成果。

关键词：

数据采集MSP430串行通信

Abstract

Withdevelopmentofcomputerandinformationtechnology,usingofMCUinadatadetectionsystemisbecomingmoreandmorepopular.DatadetectionsystemwithMCUhascharacterofautomatedandunattended.

Real-timeandlowerpowerconsumptionisdemandedinmanyindustrialmeasurementandcontrolmachinery,medicalequipmentandconsumerelectronicsproducts:

principleofoveralldesignisnotonlymeetmicro-powerconsumptionandminiaturizationbutalsoreflectreal-timedatachangeswhenthescenechanges.Thismakeahigherdemandofthesystem’spowerconsumption,samplingspeed,datastoragespeedandtransmissionspeed.Withtherapiddevelopmentofsemiconductorandmicrocontrollertechnology,performanceofmicroelectronicdevicesisimprovedbutthepowerconsumptionisreduced.Advancesintechnologymakehigh-speed,lower-powerdatadetectionsystemcanberealized.

ThedatadetectionandprocessingsystemdesignedinthispaperuseTI’sMSP430asthecoreelement,whichachievesthefunctionssuchas:

8-channelanalogdatadetection,automaticcycledisplay,userqueries,setthelimitandgivealarm,todrivetheexternaldevices,showtimeandcommunicatewithPC（throughKingView6.51）.Thesystemhasenoughfunctionsandiscommonality.Maincontentsareasfollows:

First,analysestheresearchstatusquoofthedatadetectionsystemathomeandabroad.Second,analysesthepracticalsignificanceofdatadetectionsystem,onbasisofthis,wegiveadatadetectionsystemdesignprogrammewhichbasedonMSP430.

Wedetailthesystem’sstructuraldesignandhardwarecircuitdesign,includingpowercircuit,buttoncircuit,resetcircuit,dot-matrixLCDdisplaycircuit,LEDandbuzzeralarmcircuit,motor-drivencircuitandUSARTcommunicationcircuit,Finally,giveadetailintroductiontodesignasoftwaresystembasedonClanguagetorealizethewholefunction.

Thesoftwaredesignisthekeyworkofthisdesign.Thewholedesignprocessingbasedonaconceptcalled“modulardesign”.InChapter4thefirstsixsectionsdetaileverymodule’sdesigningprocess.SerialcommunicationproceduresdesignbetweenKingViewandMSP430isbelievedtobethemostinnovativecontentinthispaper;insection7,inputandoutputrelationsamongallthemodulesisanalysed.Andfinally,Igivethemainprogram’sstructuralframework.

Finaltestresultsshowthatdatadetectionanddisplay,queryandalarmfunctioncanrunssmoothly;serialcommunicationdesignbetweenKingViewandMSP430haveachievedremarkableresults.

keywords：

datadetectionMSP430serialcommunication

目录

第1章绪论1

1.1数据采集系统概述1

1.1.1嵌入式系统概述3

1.1.2嵌入式数据采集系统简介3

1.2数据采集系统发展方向3

1.3本文研究的主要内容及组织结构7

第2章基于MSP430的数据采集系统的系统设计6

2.1基于MSP430的数据采集系统的系统构建6

2.1.1系统功能分析6

2.1.2系统的硬件原理框图7

2.1.3系统的工作过程8

2.2系统主要功能器件的介绍及选择8

2.2.1单片机的选择8

2.2.2传感器简介11

2.2.3AD转换模块结构介绍11

2.2.4LCD显示模块的选择14

2.2.5上位机处理系统软件的选择15

第3章基于MSP430的数据采集系统的硬件设计17

3.1电源电路的设计17

3.2复位电路设计18

3.3模拟量采集电