基于MSP430的空压站多通道数据采集系统

摘要

活塞式空气压缩机以其损失小、效率高、压力范围广、适应性较强等优点，广泛应用于工业生产领域。随着矿井生产的现代化和大型化的发展，用风量不断增加，因此对空气压缩机运行的安全性和可靠性要求也越来越高。为了能够及时了解空压机的运行情况，保证日常生产的正常进行，本文设计了一个多通道的数据采集系统，用来对空压站内的每台机器进行实时的监测。 根据模块的功能需求，同时考虑目前模块设计中低功耗化和微型化的发展趋势，本课题选用了TI公司的MSP430F437单片机作为中央处理器。该芯片具备强大的处理能力、具备高效的运算速度和灵活的运算方法、系统工作稳定可靠，丰富的片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。整个系统由数据采集模块、信号条理电路、模数转换模块、数据存储模块以及通信模块组成。 文章首先介绍了空压站数据采集系统的整体功能：其次介绍了各个模块的硬件电路设计，说明了相应元器件的选择和应用，阐述了各部分的控制原理和软件调试。系统采用一片低功耗、高性能A/D转换器ADS1244，通过多路模拟开关对气压、水温、水位等45个参量分3个通道进行测量，并实现了MMC卡便携式数据存储。通信量模块通过RS-485通信接口，接收上位机的命令并对上位机进行数据发布，保证了通信的效率和可靠性。系统采用C语言进行编程，易于维护和修改。 在开发设计过程中，根据实际现场设计了基于MSP430F437与ADS1244的集中监测系统，该监控系统具有成本低、开发周期短等特点；将MSP430F437应用到复杂度高、危险性大的大型空压机监控系统中，对提高系统运行的可靠性和安全性具有重要的意义；实现了空压机的近程和远程监控及实时数据记录，在帮助操作人员及时地了解设备的运行状态、制定合理的维修计划、降低故障率方面具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景

1.2课题研究的意义

1.3课题研究的现状

1.4数据采集与处理的发展趋势

1.5本课题的主要内容

1.6本章小结

第二章系统总体设计方案

2.1数据采集过程工艺描述

2.2数据采集系统的组成

2.3多通道采集方案的确定

2.4系统总体结构的确定

2.5本章小结

第三章系统硬件选型

3.1传感器的选型

3.2 A/D转换器选型

3.2.1常见的模数转换器及其选择要点

3.2.2 ADS1244简介

3.3微处理器选型

第四章系统硬件电路设计

4.1信号调理电路

4.1.1温度信号的调理

4.1.2压力信号的调理

4.1.3水位信号调理电路

4.2管理模块地设计

4.2.1时钟和复位电路

4.2.2电源电路

4.2.3时钟电路

4.3数据存储

4.3.1MMC卡简介

4.3.2 MMC卡的通信协议与文件系统

4.3.3硬件连接电路

4.4通信模块

4.4.1通信方式的选择

4.4.2通信协议

4.5 ADS1244工作电路

4.6信号采集与处理过程中的抗干扰措施

4.6.1系统中的主要干扰因素

4.6.2消除系统干扰的措施

第五章系统软件设计

5.1系统软件设计概述

5.2软件程序设计

5.2.1总体设计

5.2.2 MSP430定时功能及其实现

5.2.3 A/D转换模块程序设计

5.2.4 RS485通信的实现

5.2.5数据存储程序设计

5.3软件可靠性设计

5.4本章小结

第六章总结与展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文清单

致谢