基于MSP430的空压站多通道数据采集系统

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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
• 4.3.1 MMC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