来源：单片机及嵌入式系统应用 作者：太原科技大学 刘立群 孙志毅

    摘 要：介绍一种基于超低功耗单片机的数据采集系统的设计与实现；具体阐述该系统的工作原理、主要特点、总体设计、硬件电路和软件流程设计。该系统以ti公司的16位flash型msp430fx44x系列单片机为核心，以根据韦根德效应制成的零功耗磁敏传感器作为采集前端，选用m-bus总线进行数据传输，适用于远传抄表的数据采集。

    关键词：超低功耗 数据采集 单片机 m-bus 总线

    引 言

    随着社会的迅速发展，智能小区逐渐进人人们的生活，而自动抄表系统是智能小区的重要功能之一。在水、电、气管理方面，采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成帐单出错的现象，使水、电、气管理部门能及时准确获得数据信息。另外用户不再需要与抄表者预约上门抄表时间，还能迅速查询帐单，所以这种技术越来越受到用户欢迎。

    针对目前市场上自动抄表系统价格不菲的现状，设计一种由零功耗磁敏传感器产生脉冲信号，利用msp430系列超低功耗单片机的捕获功能捕获信号的数据采集系统。该采集系统价格相对低廉，性能可靠，适用于水、煤气、电表的远传采集；数据传输总线选用m-bus，传输速度快、距离远、可靠性高。

    1 工作原理

    该数据采集系统是对传统电表、水表、气表抄表系统加以改进，使其适合远传抄表。以普通的煤气表为例，选择在基表最后一级齿轮处加一磁铁(不算显示部分的逐级传递齿轮)。该级齿轮每转1圈，都要拨动显示部分的逐级传递齿轮8次，而每拨1次是o．001立方米，所以，该级齿轮每转1圈，共计0．008立方米。的煤气。也就是最后一级齿轮每转125圈，即拨动显示部分的逐级传递齿轮1000次，煤气表的显示部分的计数为1立方米。而当小磁铁经过零功耗磁敏传感器表面时产生脉冲信号，利用msp430单片机的捕获功能捕获到信号，引起中断，数据存储区地址1自加1；若加到150，地址2自加1，地址1清零。存储区地址2中的数据就是煤气表基表的数据。当总线要求单片机传输数据时，单片机先确定是否可以传输数据。若可以，将地址2中的数据写入发送缓存，一位位地将数据发送出去；若不可以，等单片机空闲时再发送数据。

    2 主要特点

    该数据采集系统主要具有以下特点：

    ①采用零功耗磁敏传感器作为采集前端，工作时无须使用外加电源，且无触点、耐腐蚀、防水，寿命很长。

    ②采用msp430系列单片机中的msp430f449作为数据处理芯片，性能优良，价格低廉。

    ③采用m-bus(meter-bus)总线进行数据传输，传输距离远，速度快，可靠性高。

    ④采集电路功耗很低，可采用锂电池供电或采用m-bus总线供电。

    3 数据采集系统的软硬件设计

    3．1设备选型

    选用的ti公司16位fiash型msp430系列超低功耗类型的单片机，特别适合于电池应用的场合或手持设备。在超低功耗方面，该单片机能够实现在1．8～3．6 v电压、1 mhz的时钟条件下，耗电电流在o．1～400 μa之间；在片内外设方面，含有p0～p6七个i／o口、2个定时器(timer_a、timer_b)、1个看门狗、内部集成2 kb的rom和60 kb的ram，可10万次重复编程；msp430系列单片机均为工业级的产品，运行环境温度为-40～+85℃；在价格方面，msp430系列单片机一般只有几十元。总之，msp430系列单片机的性价比不错，完全能够满足系统开发的需要。

    在远传抄表系统中，有多种传感器可被选用，常用的有光电传感器和霍尔传感器。光电传感器和霍尔传感器工作时，都需要供电，电流一般为毫安级。这将导致供电电池的极大耗费。对于煤气表来说，在基表中通电还会引起安全方面的问题。选用零功耗磁敏传感器，工作时无须使用外加电源，适用于微功耗仪表，在远传抄表系统中是一种较好的采集用传感器。<