無線通信渦輪流量計的系統(tǒng)硬件設(shè)計

 1  系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1  主控制器部分

    系統(tǒng)采用TI公司的MSP430F149單片機。該單片機有60 KB FLASH，2 KB RAM，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，具有3個捕獲／比較寄存器的16位定時器A，具有7個捕獲／比較寄存器的位數(shù)可設(shè)置的定時器B，USART以及ADC等片內(nèi)外設(shè)。

    1.2  無線通信模塊

    無線收發(fā)模塊使用的是西安達泰電子的DTD462。考慮到由于流量計的工作場所，系統(tǒng)中考慮增加無線收發(fā)模塊。一般而言，渦輪流量計都是安裝在位于一些危險的無人看守的工作現(xiàn)場的密封管中。從控制器將在管道中測得的流量數(shù)據(jù)通過無線模塊傳送給主控制器，再通過CDMA模塊發(fā)給遠距離的控制室。避免了只使用一個控制器，傳送給控制室時由于CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到而沒有信號的現(xiàn)象發(fā)生。調(diào)試時，通信距離在500 m以內(nèi)，可以保持很穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

    無線模塊的波特率設(shè)置為9 600 b/s，則兩個相鄰字節(jié)之間的時間只有1 ms左右。因此數(shù)據(jù)幀接收過程要求較高的實時響應(yīng)。一般通信規(guī)約都要求請求幀發(fā)出后0.1 s內(nèi)返回數(shù)據(jù)幀，所以數(shù)據(jù)幀處理對實時性要求并不高。這種情況可以利用串口中斷將數(shù)據(jù)存入FIFO內(nèi)，在數(shù)據(jù)幀接收完畢后置相應(yīng)的標(biāo)志位。在主循環(huán)內(nèi)查詢到請求幀標(biāo)志位后解析并返回數(shù)據(jù)。這要求主循環(huán)周期小于0.1 s。通信接收過程依靠中斷，相鄰兩次中斷僅隔1 ms的時間。在中斷內(nèi)將接收到數(shù)據(jù)壓人FIFO中僅需數(shù)十微秒，因此1 ms時間足夠，保證不會漏掉數(shù)據(jù)。按10個字節(jié)計算數(shù)據(jù)發(fā)送過程若利用FIFO，僅需數(shù)百微秒，若采用查詢等待方法依次發(fā)送數(shù)據(jù)，需要10 ms時間。消息發(fā)送至少要以3.5個字符時間的停頓間隔開始。在程序中設(shè)置一個幀計時器，當(dāng)線路上有數(shù)據(jù)時就刷新該計時器，線路空閑時則停止刷新，計時時間達到3.5幀時計時器被軟件清除。

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