无线水位水压监测仪的研究与设计【字数：13040】
摘 要本文说明了目前国内外水位水压监测仪的一些状况，对数据采集模块的组合以及结构进行了非常全面的介绍，查阅并分析了关于ZigBee传输数据方法的原理和某些常规的性质，并且在分析了用户的需求之后，结合目前的嵌入式技术和无线通信技术，给出了一种综合使用的ARM处理器和ZigBee无线通信技术的多层次水位水压监测方案。在这个基础之上，阐述了传感器和MSP430F149单片机以及一些外围的电路，从而设计了传输数据的硬件电路和主要的软件程序。之后，本文对这个无线水位水压监测系统的研究做出了概括，通过了对系统各模块的测试以及综合测试，从而保证该系统实际操作的正确性以及可靠性。另外本篇文章对系统设计过程中所碰到的难题和经验进行了综合概括，对不足的地方以及今后相关课题的研究也进行了展望。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题的发展以及国内外研究现状 1
1.3 课题的现实应用 2
1.4课题研究的意义 2
1.5课题研究的主要内容 2
1.6小结 3
第二章 课题的总体设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 单片机选型与功能 5
2.2.1单片机选型 5
2.2.2 MSP430系列单片机介绍 5
2.3 MSP430F149单片机简介 6
2.3.1 MSP430F149单片机硬件描述 6
2.3.2 MSP430F149单片机引脚 6
2.4无线通信网络技术 7
2.4.1 多种无线通信技术的分析与比较 7
2.4.2 无线采集网络的构建 8
2.4.3 CC2530芯片介绍 9
2.5 传感器选型 10
2.6小结 11
第三章 系统硬件设计与实现 12
3.1电源电路设计 12
3.2 微处理器部分设计 12
3.3 系统扩展电路板部分的设计与实现 14
3.3.1 LCD显示器设计 14
3.3.2 串口接口电路设计 14
3.4采集系统传感器设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
5
3.5 ZigBee无线通信模块电路 16
3.6小结 16
第四章 系统软件的设计与实现 17
4.1系统主程序流程图设计 17
4.2 串口程序设计 17
4.2.1串口初始化程序 18
4.2.2中断服务程序 19
4.3 存储程序设计 20
4.3.1 写操作 20
4.3.2 读操作 20
4.4采集控制系统设计 20
4.5小结 21
第五章 系统测试 22
5.1传感器精度测试 22
5.2无线通信测试 22
5.3系统综合测试 23
5.4小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1引言
中国水资源问题一直是难以解决的，中国人口平均占用水量仅仅是世界人口平均占有量的百分之二十五。因为地理环境的影响，水资源在地理分布上也是参差不齐的。在我们国家的北部，大部分地区常处于缺水状态，水资源的匮乏已经成为遏制我们国家社会发展的一大重要因素。那么该如何更好的分配水资源就成为了现在所需面对的重大问题。社会发展十分的迅速，所以就会对水资源等会有更高的要求，因此监测的方法和技术方面也需要不断的更新。传感器技术以及通信技术的广泛传播，为无线监控系统搭建了一个理想的平台，因此无线水位水压监测仪系统的大力发展也是必然趋势。
本课题根据对水位水压测量的需要，设计无线水位水压检测仪，该设备需要具有水位水压的自动检测系统、定时处理、ZigBee无线通信技术[67]、远程上传[58]等功能。通过对现有水位水压监测传感器进行分析，选择合适的水位水压传感器进行数据采集；对水位水压监测传感器数据采集之后，需要对数据进行处理，而其中A/D的精度特别重要。因此在选择处理器的时候需要重点考虑自带的A/D的处理器，并且需要考虑它的精度；通过比较现阶段已经出现的ZigBee、蓝牙、WIFI等从中挑选出比较适合本课题的无线通信模块。最后选择合适的显示器来显示所出的结果。
1.2课题的发展以及国内外研究现状
目前我们国家的水位自动监测系统建设分为了三个时间段：初始阶段、发展中阶段和网络化阶段。在最近三十多年的历史长河中，水位水压监测系统的建设和计数取得了非常大的进步。在不同的时期，传输和采集数据系统的建立，为防止洪水等决策提供了非常大的参考，并且创造了很大的经济效益。不少系统除常规水雨情信息外，闸门开度以及风向风速和温度湿度地下水位甚至实时水质监视数据，紧接着都被纳入了遥控监测系统，因此我们的遥控监测技术得到了很大的发展，所以在面对一些洪水或者需要对水文状况进行了解的情况中，可以获取更多的信息[13]。
在一些发达国家之中，水位水压监测仪的研究能力也是不一样的，美国和荷兰在这一方面目前是占着领先的位置。最近的这几年中，在国外水位水压的现场测试技术中，很多发达的国家中已得到了快速的发展。就像日本它们已经研究出了无人自动监测的仪器，并且在我们国家已经逐渐的利用起来。目前来说，我国和其他国家的监测仪器以及设备的水平还是有一定的差距的。主要在以下的几个方面中得到很大的体现：1、对于整体的设计研究来说，在二次仪器的开发状况中，我国和其他国家的水平没有很明显的不同，但是对于程序的编辑以及功能而言，我认为国产的仪器还是比较适合我们自己的国家的；2、我们国家的传感器技术对比起其他的发达国家没有很明显的不同。传感器的研究与制作需要很深的理论基础并且需要很大的投资，它所得出的成效需要一定的时间，这是我们国家传感器技术落后的主要方面。
1.3 课题的现实应用
我国的水资源十分丰富，每年发生的洪水灾难也有很多，发生灾难的地方居住着很多的人口，因此水位水压监测仪的研究与设计必不可少。与此同时，我国在防洪抗旱的工程中建立了许多指挥的机构，并且在重点的区域成立了专门的通信网和洪水的预报以及警报系统。这对于我们国家在防洪抗灾中取得了巨大的成效。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题的发展以及国内外研究现状 1
1.3 课题的现实应用 2
1.4课题研究的意义 2
1.5课题研究的主要内容 2
1.6小结 3
第二章 课题的总体设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 单片机选型与功能 5
2.2.1单片机选型 5
2.2.2 MSP430系列单片机介绍 5
2.3 MSP430F149单片机简介 6
2.3.1 MSP430F149单片机硬件描述 6
2.3.2 MSP430F149单片机引脚 6
2.4无线通信网络技术 7
2.4.1 多种无线通信技术的分析与比较 7
2.4.2 无线采集网络的构建 8
2.4.3 CC2530芯片介绍 9
2.5 传感器选型 10
2.6小结 11
第三章 系统硬件设计与实现 12
3.1电源电路设计 12
3.2 微处理器部分设计 12
3.3 系统扩展电路板部分的设计与实现 14
3.3.1 LCD显示器设计 14
3.3.2 串口接口电路设计 14
3.4采集系统传感器设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
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3.5 ZigBee无线通信模块电路 16
3.6小结 16
第四章 系统软件的设计与实现 17
4.1系统主程序流程图设计 17
4.2 串口程序设计 17
4.2.1串口初始化程序 18
4.2.2中断服务程序 19
4.3 存储程序设计 20
4.3.1 写操作 20
4.3.2 读操作 20
4.4采集控制系统设计 20
4.5小结 21
第五章 系统测试 22
5.1传感器精度测试 22
5.2无线通信测试 22
5.3系统综合测试 23
5.4小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1引言
中国水资源问题一直是难以解决的，中国人口平均占用水量仅仅是世界人口平均占有量的百分之二十五。因为地理环境的影响，水资源在地理分布上也是参差不齐的。在我们国家的北部，大部分地区常处于缺水状态，水资源的匮乏已经成为遏制我们国家社会发展的一大重要因素。那么该如何更好的分配水资源就成为了现在所需面对的重大问题。社会发展十分的迅速，所以就会对水资源等会有更高的要求，因此监测的方法和技术方面也需要不断的更新。传感器技术以及通信技术的广泛传播，为无线监控系统搭建了一个理想的平台，因此无线水位水压监测仪系统的大力发展也是必然趋势。
本课题根据对水位水压测量的需要，设计无线水位水压检测仪，该设备需要具有水位水压的自动检测系统、定时处理、ZigBee无线通信技术[67]、远程上传[58]等功能。通过对现有水位水压监测传感器进行分析，选择合适的水位水压传感器进行数据采集；对水位水压监测传感器数据采集之后，需要对数据进行处理，而其中A/D的精度特别重要。因此在选择处理器的时候需要重点考虑自带的A/D的处理器，并且需要考虑它的精度；通过比较现阶段已经出现的ZigBee、蓝牙、WIFI等从中挑选出比较适合本课题的无线通信模块。最后选择合适的显示器来显示所出的结果。
1.2课题的发展以及国内外研究现状
目前我们国家的水位自动监测系统建设分为了三个时间段：初始阶段、发展中阶段和网络化阶段。在最近三十多年的历史长河中，水位水压监测系统的建设和计数取得了非常大的进步。在不同的时期，传输和采集数据系统的建立，为防止洪水等决策提供了非常大的参考，并且创造了很大的经济效益。不少系统除常规水雨情信息外，闸门开度以及风向风速和温度湿度地下水位甚至实时水质监视数据，紧接着都被纳入了遥控监测系统，因此我们的遥控监测技术得到了很大的发展，所以在面对一些洪水或者需要对水文状况进行了解的情况中，可以获取更多的信息[13]。
在一些发达国家之中，水位水压监测仪的研究能力也是不一样的，美国和荷兰在这一方面目前是占着领先的位置。最近的这几年中，在国外水位水压的现场测试技术中，很多发达的国家中已得到了快速的发展。就像日本它们已经研究出了无人自动监测的仪器，并且在我们国家已经逐渐的利用起来。目前来说，我国和其他国家的监测仪器以及设备的水平还是有一定的差距的。主要在以下的几个方面中得到很大的体现：1、对于整体的设计研究来说，在二次仪器的开发状况中，我国和其他国家的水平没有很明显的不同，但是对于程序的编辑以及功能而言，我认为国产的仪器还是比较适合我们自己的国家的；2、我们国家的传感器技术对比起其他的发达国家没有很明显的不同。传感器的研究与制作需要很深的理论基础并且需要很大的投资，它所得出的成效需要一定的时间，这是我们国家传感器技术落后的主要方面。
1.3 课题的现实应用
我国的水资源十分丰富，每年发生的洪水灾难也有很多，发生灾难的地方居住着很多的人口，因此水位水压监测仪的研究与设计必不可少。与此同时，我国在防洪抗旱的工程中建立了许多指挥的机构，并且在重点的区域成立了专门的通信网和洪水的预报以及警报系统。这对于我们国家在防洪抗灾中取得了巨大的成效。
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