基于msp430单片机流量计的设计

基于msp430单片机流量计的设计第一章绪论1、课题研究意义中国的水工业行业是一个新兴行业。

基于该行业的发展现状和我国水资源现状，相关市场对各类水工业行业相关设备的需求将是巨大的。

而作为重要的检测设备之一，流量计在供水和排水，尤其是废水处理领域的作用更是不容小觑。

实现21世纪现代化城市的宏伟蓝图，必须高度重视和合理保护水资源及计划用水、节约用水，这对于我国的社会经济可持续发展具有重大的现实意义和深远的影响。

节约用水的根本目的是提高城市的合理用水水平，减少新水的取用和不必要的排放。

提高人民群众生活用水的质量，切实保护我们赖以生存的水资源环境，首先是宏观节约水资源，保证国民经济建设，增强人们科学用水、计划用水、节约用水的自觉性。

在全社会真正形成一个水资源可持续利用的良好环境，造福人类，造福子孙后代。

随着我国对水工业行业的重视程度提高以及各类相关法律法规的颁布，各类相关工程项目相继启动，流量计市场的潜量是巨大的。

液体流量计产品的生产和研发的技术水平较高。

上世纪50年代末期，流量计开始应用于我国工业生产，在70和80年代期间，发展迅速。

2、流量计发展趋势及市场前景2008年全球流量计的市场规模达到28.3亿美元，较2007年增长约3.9%。

据预测，到2013年，全球流量计市场规模将达到34.8亿美元。

2008~2013年的年均复合增长率会达到4.2%。

面临激烈的竞争环境，以及为了应对全球节能减排的诉求，各个行业用户更加关注生产工厂的运行效率，尽可能降低能耗，以提高竞争力。

因此，大量的投第三章 硬件设计1、流量测量电路当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象成为霍尔效应。

两端具有的电位差称为霍尔电势U，表达式为：U=K×I×B/d，其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片厚度。

霍尔开关在霍尔原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成。

通过设置磁体，使它们和霍尔开关电路组合起来构成各种旋转传感器。

霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。

在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体去推动叶轮转动，便可构成流量传感器。

2、单片机Msp430单片机电源电压采用1.8—3.6V低电压。

该系列单片机有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：基本时钟系统和锁频环时钟系统或DCO 数字振荡器时钟系统。

有时钟系统产生CPU和各功能模块所需要的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。

由于系统运行时使用的功能模块不同，即采用不同的功能模式，芯片的功耗有明显的差异。

在系统中共有一种活动模式AM和5种低功耗模式LPM0—LPM4。

另外，msp430系列单片机采用矢量中断，支持10个中断源，并可以任意嵌套。

用中断请求将CPU唤醒只要六微秒，通过合理编程，既可以降低系统功耗，又可以对外部事件做出快速响应。

Msp430系列单片机是16为单片机，采用了目前流行的精简指令及结构，一个时钟周期可以执行一条指令。

其片上外围模块：1.看门狗：程序失控时迅速复位。

2.模拟比较器：模拟电压的比较。

3.定时器：捕获/比较功能。

4.捕获/比较寄存器：事件计数、时序发生、PWM。

5.多功能串口：实现异步、同步和12C串行通信。

6.12位A/D转换器：较高的转换速度满足大多数采集应用。

7.DMA：提高数据传输速率，减轻CPU负荷。

3、显示部分显示模块是人机接口的一个重要组成部分，友好的显示界面能够方便操作者的读数和进行参数设定。

本测量系统的显示屏需要完成显示测得的瞬时流量与累积流量，系统时间，并提供用户简单的参数设置界面。

选用的显示模块为12864图形点阵液晶显示屏：控制器件：ST7920工作电压：5V视区尺寸：72×40提供8位、4位并行接口及串行接口。

一般来说采用并行连接方式具有速度快、CPU消耗低的特点，但是连线较串行复杂。

考虑到外围模块比较多，占用了较多的接口，而MSP430F149的接口有限，所以显示屏与单片机的连接方法选用为串行接口的连接办法。

4、电源电路电源电路的作用主要是给测量系统供电，本测量系统主要是靠3.6V的锂电池供电，为了最大限度的降低功耗，单片机及部分外设在选型时的工作电压都是3.3V，所以系统电源必须满足两点要求：1、在电池电压高于3.3V的时候必须起到将高电压降至3，。

3V的作用。

2、使用一段时间后由于电池电量的下降，电压也随之下降，势必低于3.3V。

这是电源必须起到把低电压升压到3.3V的作用。

为了达到以上性能要求，设计电源时选择了AS1325稳压片。

AS1325是集成了同步整理器的高效升压DC—DC转换器。

在输出电压为3.3V的条件下，该器件可提供1.5V至5V的供电电压。

当输入电压低于2V，输出电压为3.3V时，输出电流可达185mA，完全可以满足系统的供电需求。

第四章软件设计系统软件设计是该设计的核心，也是设计的重点和难点部分。

控制系统软件设计的好坏直接影响到该控制系统的控制功能，因此，要想做好本设计，一个好的系统软件是关键。

软件设计是本控制系统设计的核心，在完成了系统硬件的搭接之后，剩下来的主要任务就是系统软件的设计。

该控制系统的软件设计可以分为三个部分：一、主程序部分。

该部分完成存储器分区、数据定义和系统的初始化等，以及调用各个子程序，完成主要的控制功能；二、流量控制程序。

通过以单片机为控制核心，编写出相应的流量控制子程序，实现对流量的控制，达到预期的控制要求；三、各子程序。

各个子程序完成具体的实现方法，主要包括：设定值输入、液晶屏显示、AD转换中断、T0定时器中断、报警显示等。

程序系统设计1.主程序部分，主要完成存储器分配、系统初始化和系统整体控制等，并通过调用各子程序段，实现软件的总体设计功能。

2.调试程序/*********************************************************************功能：霍尔流量传感器测流速，霍尔流量传感器的信号输出脚接T1(P3.5)引脚*******************************************************************/#include <reg51.h>sbit DLed1=P2^0;//定义第一位数码管"位选"控制线的别名sbit DLed2=P2^1;//定义第二位数码管"位选"控制线的别名sbit DLed3=P2^2;sbit DLed4=P2^3;unsigned int speed=0;//最后的流速值unsigned int count=0;//在指定时间内记到的外部脉冲数unsigned char k=0;unsigned char code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; void disp(unsigned char x1,unsigned char x2,unsigned char x3,unsigned char x4);//子函数前向声明/*********************************函数名称：void delay1ms(unsigned int k)功能:延时子函数入口参数：延时时长返回值：无**********************************/void delay1ms(unsigned int k){unsigned char n,m;for(m=0;m<k;m++){for(n=0;n<115;n++);}}//===================主函数void main(){unsigned char n;EA=0;TMOD=0x51;//0101 0001,T1纯软件启动，计数模式，工作方式1；T0纯软件启动，定时模式，工作方式1TH0=0x3c;//12M晶振，定时50msTL0=0xb0;ET0=1;//开启定时0中断EA=1;//开启总中断TR0=1;//同时启动定时与计数TR1=1;while(1){speed=（count+3）/11;//运算参考模块说明书for(n=20;n>0;n--)//稳定显示一阵{disp(speed/1000,speed%1000/100,speed%100/10,speed%10);}TR0=1;//再次启动定时和计数功能，为下一次的测量作准备TR1=1;}}/*********************************函数名称：功能:T0中断处理函数说明:定时时间到，则关闭定时器，取出计数值入口参数：返回值：**********************************/void int0_fun() interrupt 1{k++;TH0=0x3c;//重载定时器T0初值TL0=0xb0;if(k>=2)//100ms的定时时间到{TR0=0;TR1=0;count=TH1*256+TL1;TH1=0x00;//清除计数值TL1=0x00;k=0; //清除标志变量}}/********************************功能：显示函数四位数码管的显示函数段选：P1位选:P20-P23注意：采用的共阳数码管***************************/void disp(unsigned char x1,unsigned char x2,unsigned char x3,unsigned char x4) {DLed1=1;DLed2=0;DLed3=0;DLed4=0;//送位码，只让第一位数码管显示P1=tab[x1];//送段码delay1ms(10);//延时P1=0xff;//关闭//----扫描显示第二位数码管------DLed1=0;DLed2=1;DLed3=0;DLed4=0;P1=tab[x2];delay1ms(10);P1=0xff;//----扫描显示第三位数码管------DLed1=0;DLed2=0;DLed3=1;DLed4=0;P1=tab[x3];delay1ms(10);P1=0xff;//----扫描显示第四位数码管------DLed1=0;DLed2=0;DLed3=0;DLed4=1;P1=tab[x4];delay1ms(10);P1=0xff;第五章总结在深入分析了数字流量单片机控制系统的工作原理的基础上，完成了该系统的设计任务，在设计完成的过程中，收获很多，得到了如下结论：1.基于MSP430单片机的流量计设计，采用430单片机为核心控制，实现与系统的总线接口，并且提供具体的电路设计。