基于MSP430单片机的智能水位计设计

　　随着微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。水位监测广泛应用于水利、电力、城市供水、防洪等多领域，但是目前的水位观测方法精度不高，不能全自动、实时动态监测，因此，在综合研究目前水位监测的实际情况以及特点的基础上，利用现代电子技术，特别是单片机技术和传感器技术，设计开发一种通用性好、可靠性高、维护方便，可适用于多种监测环境的多模式智能水位计具有重要的实际意义。

　　1 智能水位计系统组成

　　该智能水位计以单片机为核心，由主控系统、水位采集模块、数据保存模块、控制显示模块与上位机通信模块组成，完成水位测量、存储、控制与实时显示等功能。也可作为终端，通过单片机的串口与上位机通信，实现终端遥控和水位遥测。组成框图如图1所示。

　　主控系统对各个模块起到控制作用，是各个模块正常工作的基础，主要由单片机完成。

　　水位信息采集模块是水位计的核心部分，采集到的水位信息的精度是衡量水位计质量的重要参数。由传感器、模数转换，单片机完成。数据存储模块由外部非易失存储器和单片机完成，水位计定时采集水位信息，并保存在外存上。记录可通过液晶屏读出。

　　控制与显示模块由键盘和液晶屏完成，提供人机接口。

　　与上位机通信部分是智能仪表的必要条件，主要由MAX3485和MSP430单片机的串口部分实现。

　　2 各模块功能实现

　　2.1 主控系统

　　主控系统对各个模块的供电、使能，工作等起到控制作用，是各个模块正常工作的基础，主要由MSP430单片机完成。

　　相比于MCS和PIC等系列，MSP430系列单片机是超低功耗、功能强大的16位单片机。本系统选用的是MSP430F435，工作电压范围1.8～3.6 V;5种节电模式，每1 MHz功耗电流0.1～400 μA，同时能够在实现液晶显示的情况下只耗电0.8μA。此外MSP430单片机片上资源丰富，集成度高，能够满足智能遥测终端机对体积功耗的需求。

　　2.2 数据采集模块

　　水位信息采集模块是水位计的核心部分，采集到的水位信息的精度是衡量水位计质量的重要参数。水位采集模块主要由ADS1110和传感器完成。ADS1110是一种精密、可连续自校准的串行A/D转换器，带有差分输入和高达16位的分辨率，测量的电压误差为0.001 V，精度高。其串行接口为I2C总线。单片机可通过软件模拟I2C总线实现与ADS1110的连接。具体方法是将单片机的I/O接口连接至I2C的数据线SDA和时钟线SCL。通过软件控制时钟和数据的传输。水位采集流程如图2所示。