來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：太原科技大學(xué) 劉立群 孫志毅

    摘 要：介紹一種基于超低功耗單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)；具體闡述該系統(tǒng)的工作原理、主要特點、總體設(shè)計、硬件電路和軟件流程設(shè)計。該系統(tǒng)以ti公司的16位flash型msp430fx44x系列單片機為核心，以根據(jù)韋根德效應(yīng)制成的零功耗磁敏傳感器作為采集前端，選用m-bus總線進行數(shù)據(jù)傳輸，適用于遠傳抄表的數(shù)據(jù)采集。

    關(guān)鍵詞：超低功耗 數(shù)據(jù)采集 單片機 m-bus 總線

    引 言

    隨著社會的迅速發(fā)展，智能小區(qū)逐漸進人人們的生活，而自動抄表系統(tǒng)是智能小區(qū)的重要功能之一。在水、電、氣管理方面，采用自動抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高抄表的準確性，減少因估計或謄寫而造成帳單出錯的現(xiàn)象，使水、電、氣管理部門能及時準確獲得數(shù)據(jù)信息。另外用戶不再需要與抄表者預(yù)約上門抄表時間，還能迅速查詢帳單，所以這種技術(shù)越來越受到用戶歡迎。

    針對目前市場上自動抄表系統(tǒng)價格不菲的現(xiàn)狀，設(shè)計一種由零功耗磁敏傳感器產(chǎn)生脈沖信號，利用msp430系列超低功耗單片機的捕獲功能捕獲信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該采集系統(tǒng)價格相對低廉，性能可靠，適用于水、煤氣、電表的遠傳采集；數(shù)據(jù)傳輸總線選用m-bus，傳輸速度快、距離遠、可靠性高。

    1 工作原理

    該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對傳統(tǒng)電表、水表、氣表抄表系統(tǒng)加以改進，使其適合遠傳抄表。以普通的煤氣表為例，選擇在基表最后一級齒輪處加一磁鐵(不算顯示部分的逐級傳遞齒輪)。該級齒輪每轉(zhuǎn)1圈，都要撥動顯示部分的逐級傳遞齒輪8次，而每撥1次是o．001立方米，所以，該級齒輪每轉(zhuǎn)1圈，共計0．008立方米。的煤氣。也就是最后一級齒輪每轉(zhuǎn)125圈，即撥動顯示部分的逐級傳遞齒輪1000次，煤氣表的顯示部分的計數(shù)為1立方米。而當小磁鐵經(jīng)過零功耗磁敏傳感器表面時產(chǎn)生脈沖信號，利用msp430單片機的捕獲功能捕獲到信號，引起中斷，數(shù)據(jù)存儲區(qū)地址1自加1；若加到150，地址2自加1，地址1清零。存儲區(qū)地址2中的數(shù)據(jù)就是煤氣表基表的數(shù)據(jù)。當總線要求單片機傳輸數(shù)據(jù)時，單片機先確定是否可以傳輸數(shù)據(jù)。若可以，將地址2中的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩存，一位位地將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；若不可以，等單片機空閑時再發(fā)送數(shù)據(jù)。

    2 主要特點

    該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要具有以下特點：

    ①采用零功耗磁敏傳感器作為采集前端，工作時無須使用外加電源，且無觸點、耐腐蝕、防水，壽命很長。

    ②采用msp430系列單片機中的msp430f449作為數(shù)據(jù)處理芯片，性能優(yōu)良，價格低廉。

    ③采用m-bus(meter-bus)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離遠，速度快，可靠性高。

    ④采集電路功耗很低，可采用鋰電池供電或采用m-bus總線供電。

    3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

    3．1設(shè)備選型

    選用的ti公司16位fiash型msp430系列超低功耗類型的單片機，特別適合于電池應(yīng)用的場合或手持設(shè)備。在超低功耗方面，該單片機能夠?qū)崿F(xiàn)在1．8～3．6 v電壓、1 mhz的時鐘條件下，耗電電流在o．1～400 μa之間；在片內(nèi)外設(shè)方面，含有p0～p6七個i／o口、2個定時器(timer_a、timer_b)、1個看門狗、內(nèi)部集成2 kb的rom和60 kb的ram，可10萬次重復(fù)編程；msp430系列單片機均為工業(yè)級的產(chǎn)品，運行環(huán)境溫度為-40～+85℃；在價格方面，msp430系列單片機一般只有幾十元�？傊�，msp430系列單片機的性價比不錯，完全能夠滿足系統(tǒng)開發(fā)的需要。

    在遠傳抄表系統(tǒng)中，有多種傳感器可被選用，常用的有光電傳感器和霍爾傳感器。光電傳感器和霍爾傳感器工作時，都需要供電，電流一般為毫安級。這將導(dǎo)致供電電池的極大耗費。對于煤氣表來說，在基表中通電還會引起安全方面的問題。選用零功耗磁敏傳感器，工作時無須使用外加電源，適用于微功耗儀表，在遠傳抄表系統(tǒng)中是一種較好的采集用傳感器。<