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基于MSP430F169的深海环境数据采集系统设计

发布时间:2020-07-21 18:32:03 阅读: 来源:钢格板厂家

摘要:为解决深海环境信息采集问题,介绍一种基于MSP430F169的数据采集系统。本系统可实现对温度、盐度、压力等信息的采集和存储,并可上传至上位机,通过人机界面进行动态曲线显示、数据分析。系统采样精度高,功耗低,一次充电可长期工作。并给出以MSP430F169为核心的硬件电路图和关键源程序。经过海洋实验证明,此系统可以完成对深海环境信息的采集。关键词:数据采集;SST25VF020;单片机;MSP430F169 海洋占地球表面的71%,是各国分别占有和世界共有的。世界海洋中有2.5亿平方千米公海和国际海底区域,其中有丰富的共有海洋资源。海洋是富饶而未充分开发的资源宝库。随着陆地战略资源的日益短缺,沿海各国不断加大向海洋索取资源的力度和强度。因此,开发一种可采集深海环境信息的设备,对深入开发海洋资源,具有极其重要的作用。已有的深海环境信息采集系统有采样精度低、功耗大等缺点,无法长期在水下工作,不适于深海勘探。本文提出的深海环境数据采集系统可用于4 000 m深海环境,不仅能对温度、压力、盐度等信息进行采集,还可以自动存储到Flash中,并上传到上位机进行显示、分析。该系统具有精度高、功耗低等优点,一次充电可工作一年左右,非常适合深海探测。1 硬件电路设计 数据采集系统主要由主控制器、存储器、时钟信号模块、A/D转换模块和传感器模块组成。主控制器是数据采集系统的核心,控制系统同时对3路传感器信号进行采样,将采集到的大量数据(2 M)存储到Flash中,掉电数据不丢失。完成一个工作周期后,系统自动进入睡眠状态。在设备出水后,工作人员可以通过人机界面对采集到的每路数据进行读取,并进行动态曲线显示,读取后的数据自动存入上位机。同时,还可以通过人机界面设定下次工作时的系统睡眠时间和采样时间间隔。系统整体结构框图如图1所示。

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1.1 主控制器 NSP430是TI公司近几年推出的16位系列单片机,采用了最新低功耗技术。NSP430F169工作在1.8~3.6 V电压下,有正常工作模式(AM)和4种低功耗工作模式(LPN1、LPM2、LPM3、LPM4),并可在各种工作模式之间切换。此外,MSP430F169单片机集成了多通道12 bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器,可以满足绝大多数的应用需要。1.2 存储器 存储器选用基于SPI通信模式的SST25VF020芯片,它是SST25VF系列产品中的一员,有以下特点:总容量为2 M;单电源读和写操作,工作电压为2.7~3.3 V;低功耗,工作电流为7 mA,等待电流为3μA;时钟频率高达33 MHz,快速编程、快速擦除、快速读取;小型一致闪区尺寸4 kB;数据保存100年;CMOS I/O兼容等。芯片引脚功能如表1所示。

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