1、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A multi-channel data detection system based on MCU年 级:学 号:姓 名: 专 业:机械电子工程指导老师: 2014 年 8 月西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 页院 系 机械工程学院 专 业 机械电子工程 年 级 2010 级 姓 名 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 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 页毕业设计（论文）任务书班 级 茅机 学生姓
2、名 学 号 20101426 发题日期： 2014 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
3、。 （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） 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第
4、I 页备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 II 页摘 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
5、、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、
6、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
7、词：数据采集 MSP430 串行通信西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页AbstractWith development of computer and information technology, using of MCU in a data detection system is becoming more and more popular. Data detection system with MCU has character of automated and unattended.Real-time and lower power consumption is demanded
8、in many industrial measurement and control machinery, medical equipment and consumer electronics products: principle of overall design is not only meet micro-power consumption and miniaturization but also reflect real-time data changes when the scene changes. This make a higher demand of the systems
9、 power consumption, sampling speed, data storage speed and transmission speed. With the rapid development of semiconductor and microcontroller technology, performance of microelectronic devices is improved but the power consumption is reduced. Advances in technology make high-speed, lower-power data
10、 detection system can be realized.The data detection and processing system designed in this paper use TIs MSP430 as the core element, which achieves the functions such as: 8-channel analog data detection, automatic cycle display, user queries, set the limit and give alarm, to drive the external devi
11、ces, show time and communicate with PC(through KingView 6.51). The system has enough functions and is commonality. Main contents are as follows:First, analyses the research status quo of the data detection system at home and abroad. Second, analyses the practical significance of data detection syste
12、m, on basis of this, we give a data detection system design programme which based on MSP430.We detail the systems structural design and hardware circuit design, including power circuit, button circuit, reset circuit, dot-matrix LCD display circuit, LED and buzzer alarm circuit, motor-driven circuit
13、and USART communication circuit, Finally, give a detail introduction to design a software system based on C language to realize the whole function.The software design is the key work of this design. The whole design processing based on a concept called “modular design”. In Chapter 4 the first six se
14、ctions detail every modules designing process. Serial communication procedures design between KingView 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页and MSP430 is believed to be the most innovative content in this paper; in section 7, input and output relations among all the modules is analysed. And finally, I give the main p
15、rograms structural framework.Final test results show that data detection and display, query and alarm function can runs smoothly; serial communication design between KingView and MSP430 have achieved remarkable results.key words：data detection MSP430 serial communication西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 页目 录第 1 章
16、绪论 .11.1 数据采集系统概述 .11.1.1 嵌入式系统概述 .31.1.2 嵌入式数据采集系统简介 .31.2 数据采集系统发展方向 .31.3 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 .62.1 基于 MSP430 的数据采集系统的系统构建 .62.1.1 系统功能分析 .62.1.2 系统的硬件原理框图 .72.1.3 系统的工作过程 .82.2 系统主要功能器件的介绍及选择 .82.2.1 单片机的选择 .82.2.2 传感器简介 .112.2.3 AD 转换模块结构介绍 .112.2.4 LCD 显示模块的选择 .142.2.
17、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 .173.1 电源电路的设计 .173.2 复位电路设计 .183.3 模拟量采集电路的设计 .183.4 图形点阵 LCD 显示电路 .193.5 按键处理电路 .203.6 串行通信电路设计 .213.7 报警系统及外围驱动模块电路设计 .233.7.1 报警电路设计 .233.7.1 电机驱动电路设计 .24西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 I 页3.8 单片机电路设计 .24第 4 章 基于 MSP430 的数据采集系统的软件设计 .264.1 系统时钟模块的初始化设置 .284.2 模拟
18、量采集模块软件设计 .284.2.1 转换模块的初始化设置 .284.2.2 转换数据的读取 .284.2.3 转换数据的格式化 .304.2.4 ADC12 模块的启动 .314.3 输入模块的软件设计 .324.3.1 输入模块的初始化设置 .324.3.2 中断处理程序 .344.4 显示模块的软件设计 .424.4.1 LCD 初始化设计 .424.4.2 LCD 显示设计 .434.5 串行通信模块的软件设计 .454.5.1 组态王与单片机的通信协议 .464.5.2 单片机通讯程序设计 .494.6 报警系统及外围驱动电路模块的软件设计 .564.6.1 报警系统的软件设计 .574.6.2 外围驱动模块的软件设计 .584.7 主处理模块程序设计 .60第 5 章 系统的调试及运行 .635.1 系统实物电路的搭建 .635.2 下位机设计功能调试 .635.1 和组态王 6.51 串口通信的调试 .63结 论 .68致 谢 .69参考文献 .70西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 II 页附录 1：电路原理图 .71附录 2：程序 .72附录 3：实习报告 .72
