第３４卷 第４期桂林电子科技大学学报Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４ ２０１４年８月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｕｇ．２０１４ 基于ＭＳＰ４３０的便携式心电图采集系统设计
吴永圣１，黄廷磊２，涂丽芳１，张文亮１
（１．桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林 ５４１００４；
２．桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林 ５４１００４）
摘 要：针对心电图数据采集仪器体积大、功耗高、移动性能低和续航能力差等问题，设计一种基于ＭＳＰ４３０的便携式心电图采集系统。该系统以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机为主控芯片，从专用生物电采集芯片ＡＤＳ１２９１采集前端通过ＳＰＩ接口获取２个２４位数据，经过解码、数字滤波以及重新编码后存储到外部Ｆｌａｓｈ芯片中，同时将处理后的心电数据通过串口发送至ＨＣ－０５蓝牙模块，并扩展至具有蓝牙通信功能的移动终端。测试结果表明，该系统可准确、实时地测量人体第一导联心电图，具有体积小、功耗低、准确性和稳定性高等特点。
关键词：ＭＳＰ４３０Ｆ１４９；单片机；心电图；蓝牙
中图分类号：ＴＰ２３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－８０８Ｘ（２０１４）０４－０３００－０５
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＰ４３０
Ｗｕ Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ１，Ｈｕａｎｇ Ｔｉｎｇｌｅｉ ２，Ｔｕ Ｌｉｆａｎｇ１，Ｚｈａｎｇ Ｗｅｎｌｉａｎｇ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥＣＧ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｂｕｌｋｙ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ，ｌｏｗ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ，ｓｏ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐｏｒｔａｂｌｅ ＥＣＧ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＰ４３０ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈｉｐ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｇｅｔｓ ｔｗｏ ２４ｂｉｔｓ ｏｆｄａｔａ ｆｒｏｍ ｓｐｅｃｉａｌ ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｃｈｉｐ ＡＤＳ１２９１ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ＳＰＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ａｆｔｅｒ ｄｅｃｏｄｉｎｇ，ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｒｅ－
ｃｏｄｉｎｇ，ｄａｔａ ｉｓ ｓｔｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆｌａｓｈ ｃｈｉｐ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｉｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｖｉａ ａ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｅｎｔ ｔｏ ＨＣ－０５
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ ｗｉｔｈ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｌｅａｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ（ＥＣＧ）ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｏｄｙ，ｈａｓ ｓｍａｌｌ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎ－
ｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＳＰ４３０Ｆ１４９；ＭＣＵ；ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ（ＥＣＧ）；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
心电图是反映心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究具有重要的参考价值。心电图可分析与鉴别各种心律失常；也可反映心肌受损的程度、发展过程和心房、心室的功能结构情况。在快节奏的现代生活中，由于工作繁忙且自身无明显症状，很多人会忽视自己身体的健康状况。然而，心脏病死亡率高达１６．７７％，这引起了人们的重视。为了更好地预防和发现心脏疾病［１］，提出一种便携、低功耗的心电图采集系统的设计方案。该系统可为用户
居家旅行提供准确的心电图信号采集，并可通过蓝牙发送到移动终端，进而将心电数据发至医疗服务终端，实现远程诊断［２］。
１ 总体方案设计
１．１ 系统功能需求分析
心电图采集系统的主要功能是采集并存储人体
收稿日期：２０１４－０８－１５
基金项目：广西科学研究与技术开发计划（桂科攻１１１０７００６－１４）
通信作者：黄廷磊（１９７１－），男，安徽肥东人，教授，博士，研究方向为智能计算、传感器网络、无线Ｍｅｓｈ网等。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｌｈｕａｎｇ＠ｇｕｅｔ．ｅｄｕ．ｃｎ引文格式：吴永圣，黄廷磊，涂丽芳，等．基于ＭＳＰ４３０的便携式心电图采集系统设计［Ｊ］．桂林电子科技大学学报，２０１４，３４（４）：３００－３０４．
的心电数据，便于医生对病人的远程监护［
３］
。要达到这一目标，系统必须满足以下要求：
１
）实时性。可实时测量、存储和发送人体的心电数据，方便医生在第一时间对病人做出诊断。
２）连续性。可连续２４ｈ测量，实现动态心电图采集，进而对病人进行全天候监护。
３
）可扩展性。使用低功耗蓝牙芯片与移动终端通信，实现数据上传和诊断回馈等云诊断功能。
４
）便携性及其他。体积小，低功耗，使用方便，具有导联断线检测功能。１．２ 系统总体方案设计
便携式心电图采集系统主要由主控模块、心电采集模块、蓝牙模块和外部Ｆｌａｓｈ组成，
系统可扩展其他终端，如ＰＣ机和具有蓝牙功能的手机等［４］
，
其系统结构如图１所示。该系统采用模块化设计方法，各模块的功能相对独立，便于升级与维护。在设计过程中，
充分考虑了电磁干扰以及噪声滤除等问题，并采用功耗低、体积小的元器件，ＰＣＢ布局布线比较紧凑，最大程度地减小硬件体积
。
图１ 系统结构Ｆｉｇ．１ Ｓｙ
ｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ系统采用ＴＩ公司的ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机为主控芯片，
将接收到的数据重新编码，对采集的心电信号初步诊断，并将编码后的数据和初步诊断结果通过串行通信口发送给蓝牙模块。心电采集模块采用ＴＩ公司的心电、呼吸等生物信号专用采集芯片ＡＤＳ１２９１［５］
。蓝牙模块采用ＨＣ－０５的蓝牙芯片作为蓝牙信号的发送和接收模块
［５］
。
２ 硬件设计
硬件系统由ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机模块、
ＡＤＳ１２９１心电采集模块和蓝牙模块组成［６］
。ＥＣＧ
信号是来自于人体第一导联的心电信号，包括左臂、右臂和右腿电极信号。将微弱的心电信号输入ＡＤＳ１２９１，通过配置芯片的增益、右腿驱动、高频滤波等寄存器，获得相对干净的放大后的心电信号。ＡＤＳ１２９１采集信号通过ＳＰＩ通信方式与单片机通信。最后，单片机将接收到的信号进行滤波，滤除来
自芯片本身的干扰［
７］
。单片机将心电信号加上采集芯片代号打包，通过串口发送给ＰＣ机和蓝牙模块。２．１ 单片机模块
本设计采用的单片机是业内广为应用的ＭＳＰ４３０系列单片机，
其拥有很好的低功耗解决方案［８］
。ＭＳＰ４３０Ｆ１４９拥有６０ｋＢ＋２５６Ｂｙ
ｔｅ的Ｆｌａｓｈ和２ｋＢ的ＲＡＭ，在正常工作模式时，其工作电流为２８０μＡ，工作频率为１ＭＨｚ，工作电压为２．２Ｖ。待机模式的工作电流为１．６μＡ。ＲＡＭ保留关断模式（低功耗省电模式），电流为０．１μＡ。在单片机不进行数据接收和处理时，芯片进入低功耗模式，直到特定信号将其唤醒。
ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的原理图及其外围电路如图２所示。其中，Ｙ１为３２ ７６８Ｈｚ的辅助晶振，Ｙ２为８ＭＨｚ的高频时钟。系统采用３．３Ｖ电源供电，ＭＡＸ８０９为单片机提供上电、掉电复位功能。单片机的Ｐ３．１、Ｐ３．２、Ｐ３．３口与心电采集芯片相连，单片机作为主机，Ｐ３．０口的ＳＴＥ０功能未用。Ｐ３．６、Ｐ３．７是串口１的ＴＸ和ＲＸ，负责与ＰＣ机通信或与蓝牙芯片通信。
２．２ ＥＣＧ信号采集模块
ＡＤＳ１２９１是单通道、同步采样、２４位、三角积分（ΔΣ）模数转换器（ＡＤＣ），此转换器包含内置的可编程增益放大器、
内部参考和一个板载振荡器，具有功耗低、体积小的特点，其通道功耗为３３５μＷ，面积为５ｍｍ×５ｍｍ，
大大缩减了心电图机的功耗和体积。此外，片上具有多路复用开关，可通过命令对寄存器进行配置，
从而实现诸如右腿驱动选择、导联断线检测、硬件温度检测等功能。ＡＤＳ１２９１的原理图设计如图３所示。
ＡＤＳ１２９１的数字电源与模拟电源用电感分开，数字地与模拟地通过磁珠相连。ＥＲＡ（ＥＣＧ右臂）信号输入通道１的负输入端，ＥＲＬ信号输入右腿驱动模块组，ＥＬＡ信号输入通道１的正输入端。
１
０３第４期 吴永圣等：基于ＭＳＰ４３０的便携式心电图采集系统设计
图２ 单片机外围电路Ｆｉｇ．２ Ｐｅｒｉｐ
ｈｅｒａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ＭＣ
Ｕ图３ ＡＤＳ１２９１原理图
Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇ
ｒａｍ ｏｆ ＡＤＳ１２９１２０３桂林电子科技大学学报 ２０１４年８月
２．３ 蓝牙模块及外部Ｆｌａｓｈ模块
系统采用ＨＣ－０５作为蓝牙串口与移动终端通信，工作电压为３．３Ｖ，内置２．４ＧＨｚ天线。串口通信的波特率设置１１５ ２００ｂｉｔ／ｓ，工作方式设置为８位数据位，１位停止位，０位校检位。在ＰＣＢ设计中，为了不影响模块的天线信号，放置ＨＣ－０５的底板部分应禁止布线，而且各层不可敷铜。ＨＣ－０５模块及其外围电路如图４所示。ＳＷ４的作用是选择ＨＣ－０５的模式，长按确认键，供电ＨＣ－０５进入配置模式。ＬＥＤ２指示灯用来指示ＨＣ－０５的工作状态，快闪表示模块处于搜索信号状态，慢闪表示模块处于通信状态
。
图４ ＨＣ－０５模块及其外围电路Ｆｉｇ．４ ＨＣ－０５ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｐｅｒｉｐ
ｈｅｒａｌ ｃｉｒｃｕｉｔＦｌａｓｈ模块原理图如图５所示，本系统的外部存储芯片采用ＭＸ２５Ｌ６４４５ＥＭ２Ｉ－１０Ｇ闪存Ｆｌａｓｈ芯片。ＭＸ２５Ｌ６４４５Ｅ内部共有２ ０４８个扇区（一个扇区４ｋＢｙｔｅ），１２８个块（一个块６４ｋＢｙｔｅ），ＭＸ２５Ｌ１２８４５Ｅ内部共有４ ０９６个扇区、２５６个块，工作电压为２．７～３．６Ｖ。使用ＳＰＩ接口存取数据，也可使用２Ｉ／Ｏ读模式。支持２５６Ｂｙｔｅ的页模式编程和连续编程方式，可从任意地址读数据，可扇区擦除、块擦除、全片擦除，可进入掉电模式以减少芯片的功耗。ＳＰＩ时钟、输入输出端与单片机ＳＰＩ０相连，Ｐ６．１口为其提供片选信号。
图５ Ｆｌａｓｈ模块原理图
Ｆｉｇ．５ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇ
ｒａｍ ｏｆ Ｆｌａｓｈ ｍｏｄｕｌｅ３ 软件设计
单片机的的程序编写采用模块化设计，具有较高的可重用性，程序主要流程如图６所示。单片机复位后，
开始初始化芯片自身配置，包括时钟源选择８ＭＨｚ的高速时钟、配置引脚功能和配置ＳＰＩ０、串口１。然后开始配置ＡＤＳ１２９１和ＨＣ－０５。配置ＡＤＳ１２９１是通过ＳＰＩ通信对芯片上特定寄存器写值和发送命令开启／关断数据转换功能。配置ＨＣ－０５通过串口１发送命令，检测模块工作是否正常、设定模块的波特率并设定模块工作在Ｓｌａｖｅ模式。配置成功后，打开外部中断，开始采集心电图信号。在主程序循环中检测用户的模式选择、导联断线、电源参数以及定时截取６ｓ数据进行初步诊断。在中断时接收、处理、储存并发送接收到的数据
。
图６ 单片机程序流程图
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ＭＣＵ ｐｒｏｇ
ｒａｍ在软件系统中，单片机对ＡＤＳ１２９１控制部分的程序流程要求比较严格。在配置ＡＤＳ１２９１前，需要引脚选定内部时钟然后对其硬件复位，
复位后需要延时一段时间，等待寄存器复位。对寄存器进行写操作前，
必须发送“停止连续转换”命令，否则无法配置寄存器。命令发送完成后需要４个时钟周期才能读取正确的数据，而且在读取数据时需要发送０ｘ００，
并延时一定时间才能从接收寄存器获取正确的数据。获取的数据为２个２４位数据，
第一个是芯片状态数据，３
０３第４期 吴永圣等：基于ＭＳＰ４３０的便携式心电图采集系统设计
包含导联断线标志；第二个数据的最高位为符号位，其余位为数据位，换算成电压的公式为
ＶＯＵＴ＝Ｄｄ
ａｔａ×ＶＲＥＦ／（２２３
－１），其中，外部电压为３．３Ｖ时，ＶＲＥＦ通过寄存器配置为２．４２Ｖ。
数据转换处理部分，首先将字符型数据合并转换成浮点型，
在该系统中使用单电源供电无负电压，可忽略符号位。数据存放于Ｆｌａｓｈ进行数字滤波。此外，
根据导联断线信号还会再提醒处理。４ 测试与结论
测试板精简后体积为３ｃｍ×３ｃｍ，适用于日常生活随身佩带，极大地提升了其便携性。在连续和非连续２种工作模式下均实现了实时数据通过蓝牙串口发送到移动终端的功能，实时性达到既定要求。在功耗方面，
经过满电的手机电池供电测试，该系统可连续２４ｈ监护，不会出现丢失数据的情况，在低功耗方面表现出色。经过软件滤波后的数据，
具有很高的准确性，
图７
所示为测试数据中一部分的滤波前后对图７ 滤波前后波形对比图
Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ
比波形图［９－
１０］。从图形来看，滤波效果较好，图形的
Ｐ波、ＱＲＳ波和Ｔ波明显，可见，该设计达到了初期效果。
５ 结束语
心电图在临床医疗应用中有重要的作用，随着科技的发展以及市场的需求，可穿戴式设备受到诸多大公司的重视。该系统的设计和研发证明，心电图采集系统可以做成一个轻量型可穿戴式设备，以供有需求的人员随时检测自己的心电数据。该系统与远程诊断的医疗系统相连，将为用户实时了解健康提供一个很好的平台。参考文献：
［１］ 李肃义，
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２６．［３］ Ａｎｔｏｎｉｏ Ｊ Ｊ，Ｆｅｒｎáｎｄｅｚ Ｄ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
ｌｏｗｅｎｅｒｇｙ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍ ａ ｗｅａｒａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ［Ｃ］／／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓｉｎ Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＩＥＥＥ，２０１２：９１２－９１７．［４］ 周平，
焦宏宇．便携式无线心电监护终端的设计［Ｊ］．计算机工程与设计，２０１２，３３（９）：３４０７－
３４１０．［５］ 朱叶．
基于单片机的无线便携式心电传感器［Ｊ］．信息技术，２０１２（８）：９１－
９４．［６］ 张莉，
周子龙．基于Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机平台的便携式心电监护仪的设计［Ｊ］．中南民族大学学报：自然科学版，２０１２，３１（４）：８８－
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高建中，朱学慧．基于ＤＳＰ数字心电图机的设计［Ｊ］．微型机与应用，２０１１（１０）：２２－
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施继红．基于ＡＲＭ７的单电源心电信号采集系统设计与实现［Ｊ］．电子测量技术，２００９，３４（３）：１３９－１４２．［９］ 车琳琳，
宋莉．基于小波包变换与自适应阈值的ＥＣＧ信号滤波算法研究［Ｊ］．中国医学物理学杂志，２０１１，２８（１）：２４１１－
２４１７．［１０］ 朱学慧，
李享元．基于ＤＳＰ的心电信号实时滤波算法的实现［Ｊ］．计算机与现代化，２０１２，０２：３５－
３７．编辑：梁王欢
４０３桂林电子科技大学学报 ２０１４年８月
兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题目：基于物联网的温湿度信息采集系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
基于物联网的温湿度信息采集系统设计 摘要 基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：物联网、信息采集、SHT10、串口通信
正文： (4) 一、前言 (4) 二、基本原理 (5) 2.1 SHT10引脚特性 (5) 2.2 温湿度传感器模块 (8) 2.3 CC2530串口通信原理 (9) 2.4 Zig Bee 简介 (10) 三、系统分析 (16) 四、详细设计 (18) 4.1硬件设计 (18) 4.2 软件设计 (21) 4.3 设计结构图 (21) 4.4 代码 (22) 总结 (33) 参考文献 (34)
正文： 一、前言 物联网系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着物联网技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等物联网传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以物联网技术为基础，结合ZigBee 技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 基本原理： 湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，
用电信息采集系统的设计与实现陈静 摘要：在电力企业的工作当中，电力营销属于重要的组成部分，也是影响电力企业工作效率的关键。传统电力营销当中，大多采取人工用电信息采集，不但耗费大量人工，工作效率也普遍较低，不利于用电服务的提升。近年来，随着人们生活水平不断提升，对用电服务和用电量的需求也越来越大，在这种情况下，电力用户数量增多，需要收集的用电信息也逐渐增加，传统用电信息采集方式已经难以满足用户的需求，因此，为了更好的保证用电服务质量，电力企业应该将更加智能与新型的用电信息采集方式运用其中，提高工作效率。 关键词：用电信息；营销管理；采集系统 随着最近几年科技的不断进步，许多设备以及设施都需要用到电力，导致最近几年电力的消耗呈现出增长的趋势。这样对于用电营销管理工作的工作量急剧的增加，为了适应时代的发展，各种智能设备广泛应用在用电系统当中。这样不但对于用电客户进行比较合理的智能化服务，同时也可以提高营销的工作水平以及服务质量。因此，本文首先对用电信息采集系统进行相关概述，然后探究在电力营销中应用用电信息采集系统的具体策略，以供参考。 1用电信息采集系统概述 用电信息系统主要是指通过一定的方法对用户用电情况进行一个数据层面的采集和分析，具体包括对变压器和终端用户的数据变化进行监控，通过阶段定价的方式，对供电过程中的线路损耗情况以及负载情况进行一个处理和分析，以保证更好的节约用电成本。在电力信息采集系统中，管理者通过收集大量的数据，通过用户电力系统主站电源、传输通道、采集设备电表以及其他的方式为中国的电力用户采集电能。然而目前我国的用电信息采集系统并不是完全覆盖的，还存在着缺口，所获得的数据也是不能够很全面的服务用户。首先，电力系统采用的是电负荷管理系统、运行管理系统和电能采集量采集系统，还可以采用低电压集中抄表系统和电能量收集系统。电力促销策略的定位直接影响到市场的波动，需求越大，市场表现的也越来越繁荣。电力企业为了解决自身存在的问题，需要采用积极的销售策略，建立以市场为导向的销售机制，导入新型的管理模式和管理理念，促使电力企业更好更快的发展。通常来说，低电压抄表系统的负载管制系统重点是收集大量的信息，创新电力营销管理模式是战略问题，首先电力企业应该挑起大梁，从战略层面对电力营销管理进行全面的改革，从提高电力营销管理的方式和水平入手。此外，积极拓宽电力营销管理信息渠道，电力营销要解决滞后于电力市场的问题，尽量做到和电力市场同步发展，并建立健全一套完善的电力营销预算、计划、决策、监督及管理体系，更新电力营销的管理模式，也就是说使用电的指数800kVA和630kVA的商业用电和工业用电。 2在电力营销中应用用电信息采集系统的策略 2.1线损管理 在整个电力系统的管理当中，线损管理能够起到一定的效果。首先对于电力系统数据的采集，该系统能够在第一时间掌握各个用户的用电情况，避免了在不同时间段造成的用电误差。通过对于数据的采集以及具体的分析可以很大程度上满足线损的计算要求，进而可以系统的分析导致线损的根本性原因，找出解决的措施。为以后的改进以及重新建设打下比较好的基础，这样有利于线损在管理当中的自动化以及提升线损的实际的管理效率。 2.2远程抄表中的应用
LaunchPad-MSP430入门系列4-定时器模块 (定时、计数、捕获) Version 1.2 文先，介绍几个英文缩写的意思以及一些注意的地方。 1.Timer0/1 定时器0/1，在User's Guide中用的是TimerA/B，所指的也是Timer0/1 。 G2553Datasheet中用的是Timer0/1 ，本文以G2553Datasheet为准。全文以Timer0 为例，Timer1类同。 2.TAxR（x = 0/1）定时器x对应的计数器，这是一个只读寄存器。硬件自动驱动计数。 3.EQUy（y = 0/1/2）计数事件发生寄存器，当TAxR = TAxCCRy时EQUy置1。 4. 定时器简介 MSPG2553共有两个定时器，Timer0、Timer1，他们都是十六位的定时、计数器，内含三个捕获、比较寄存器。两个定时器均支持多个捕获、PWM输出、间歇性计时，定时器包含多个中断源，可以是计数溢出中断、捕获中断等等。 定时器包含： ●同步十六位定时、计数器运行模式。 ●时钟源可从MCLK、SMCLK、ACLK任意选择。 ●三个比较、捕获寄存器。 ●中断向量寄存器能快速解码的所有定时器中断 本文以Timer0为例详细介绍430的定时器模块，下图是Timer0组成框图
0-1定时器0组成框图 下面简要介绍一下该硬件框图的意思，从左上角看，首先是一个时钟源选择寄存器TASSELx，通过该寄存器选择定时器的时钟源，选择了时钟源后有一个分频器Divider，相应的设置寄存器是IDx，再过来就到一个定时器的核心部分，一个16位的定时器TAR。其右侧有一个定时器的计数模块，MCx寄存器用来设置计数模式。 接下来，TAR正下方有三个横线，右侧标有CCR0、CCR1、CCR2，意思是CCR1、CCR0的框图和下方CCR2的框图是一样的。此处省略不写。在CCR中，左上角为一个捕获源选择寄存器。可以从CCI2A、CCI2B、GND或者VCC选择捕获源，选择捕获源后有一个选择捕获模式寄存器Capture Mode，然后过来有一个捕获溢出状态寄存器COV,SCS同步/异步捕获模式选择位，然后连接到捕获比较寄存器。下方为模式选择寄存器，具体设置可以查看相应的寄存器设置。 这里仅是大概介绍一下Timer0的寄存器，具体的设置使用还看参考相应的寄存器并结合例程慢慢学习理解。 定时器运行方式 下面简要重点介绍定时器计数模块的四种模式以及7种输出模式。 Timer0有一个在不断计数的只读寄存器TA0R。计数器的计数模式共有四种，
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实践教学
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*********
*********学院
2013 年秋季学期
嵌入式系统课程设计
题
目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计
专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：
目录
题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 ....... 1 目录 ..................................................... 2 摘要 ..................................................... 3 关键词 ................................................... 3 前言 ..................................................... 3 系统分析及其设计 ......................................... 4
一、基本原理： ..................................... 4 二、系统方案设计 ................................... 5 三、总体设计 ....................................... 7 四、系统测试 ...................................... 32 总结 .................................................... 32 参考文献 ................................................ 33 致谢 .................................................... 34
MSP430程序库之定时器TA的PWM输出 定时器是单片机常用的其本设备，用来产生精确计时或是其他功能；msp430的定时器不仅可以完成精确定时，还能产生PWM波形输出，和捕获时刻值(上升沿或是下降沿到来的时候)。这里完成一个比较通用的PWM波形产生程序。 1.硬件介绍： MSP430系列单片机的TimerA结构复杂，功能强大，适合应用于工业控制，如数字化电机控制，电表和手持式仪表的理想配置。它给开发人员提供了较多灵活的选择余地。当PWM 不需要修改占空比和时间时，TimerA 能自动输出PWM，而不需利用中断维持PWM输出。 MSP430F16x和MSP430F14x单片机内部均含有两个定时器，TA和TB；TA 有三个模块，CCR0-CCR2；TB含有CCR0-CCR67个模块；其中CCR0模块不能完整的输出PWM波形(只有三种输出模式可用);TA可以输出完整的2路PWM波形；TB可以输出6路完整的PWM波形。 定时器的PWM输出有有8种模式： 输出模式0 输出模式：输出信号OUTx由每个捕获/比较模块的控制寄存器CCTLx中的OUTx位定义，并在写入该寄存器后立即更新。最终位OUTx直通。 输出模式1 置位模式：输出信号在TAR等于CCRx时置位，并保持置位到定时器复位或选择另一种输出模式为止。 输出模式2 PWM翻转/复位模式：输出在TAR的值等于CCRx时翻转，当TAR 的值等于CCR0时复位。 输出模式3 PWM置位/复位模式：输出在TAR的值等于CCRx时置位，当TAR 的值等于CCR0时复位。 输出模式4 翻转模式：输出电平在TAR的值等于CCRx时翻转，输出周期是定时器周期的2倍。 输出模式5复位模式：输出在TAR的值等于CCRx时复位，并保持低电平直到选择另一种输出模式。 输出模式6PWM翻转/置位模式：输出电平在TAR的值等于CCRx时翻转，当TAR值等于CCR0时置位。 输出模式7PWM复位/置位模式：输出电平在TAR的值等于CCRx时复位，当TAR的值等于CCR0时置位。 下图是增计数模式下的输出波形(本程序使用的是增模式3和7)：
（一）心电图机基本结构 心电图机基本结构包括： 1．记录纸盒装记录纸卷。 2．笔位置控制旋调节记录笔基线。 3．导联选择按钮或开关选择记录导联。 4．50Hz滤波按钮或开关滤去50Hz干扰 5．灵敏度按钮或开关选择记录灵敏度，灵敏度有1/2、1和2三档。 6．走纸速度按钮或开关走纸速度选择，走纸速度有25mm/min和50mm/min二档。 7．1mV定标按钮或开关用于灵敏度校正，按下1mV定标电压，记录幅度为10mm。 8．记录和停止按钮或开关控制记录，停止。 9．电源开关。 （二）心电图机使用方法 1．导联联接 为记录好心电图，必须保证电极与皮肤之间的良好接触。 （1）清洗皮肤：电极和皮肤上的脏物均会增加接触电阻并产生极化，导致记录不稳定，可用酒精擦洗，除去污物和油脂。 （2）导电膏的应用：将导电膏涂于皮肤并用手指磨擦使皮肤微红。此时装上肢体电极，若没有合适的导电膏，用一块稍大于电极的纱布浸泡5%的小苏打后置于肢体电极和皮肤之间。电极处不得涂导电膏，可直接涂上小苏打水。 （3）胸电极：按要求联接胸导联电极，注 意各电极之间不得相互碰触。 （4）导联的颜色编码如表2-5-1。 （5）根据表2-5-1安置导联。 （6）记录动物心电图时，可用不锈钢注射器针头刺入动物的皮下，刺入不可过深，以避免刺入肌肉组织，产生肌电干扰。导联位置与人相同。 表2-5-1心电图导联的颜色编码 导联的颜色 红 黄． 绿 黑 白/红 白/黄 白/绿 白/棕 白/黑 白/紫 导联 RA LA LF RF V1
V2 V3 V4 V5 V6 右臂 左臂 左腿 右腿 胸1 胸2 胸3 4 胸． 胸5 胸6 2．记录心电图 （1）将电源开关打开： （2）按导联选择开关键，选择I导联。 （3）按下“开始”/“停止”键，开始记录。 （4）按“1mV”键，在心电信号的平直部分记录下1mV的波形。 （5）按下“开始”/“停止”键，开始记录。 （6）按导联选择开关键，选择Ⅱ导联，重复（5）~（6）步骤直到记录录完V6导联。 （三）心电图机使用注意事项 在心电图的记录中，如处理不当，经常会产生基线大幅度漂移，肌电干扰，50Hz交流电干扰，电压过低，描笔偏转而不能调至记录纸面上，如发生上述情况应根据情况进行检查和处理。1．患者状态（1）皮肤肮脏，用酒精或肥皂洗净，涂导电膏。（2）患者紧张，设法使其放松。（3）患者躁动或讲话，令安静放松地躺好。 2．电极及其接触问题（1）电极不干净，用酒精和肥皂清洗，若太脏可用细砂布打磨。（2）电极夹子与导联接头接触不良，插紧插头。（3）导电膏涂抹不足，适量涂导电膏。 3．环境条件（1）由X射线，超短波或其他电子设备引起的干扰，要更换仪器安放位置或关掉干扰源仪器。（2）室温太高或太低，将温度调至患者感到舒适的范围。（3）病床太小，换成患者躺上感到舒适的床。（4）若使用金属床，将其接地。（5）仪器接地不良，将接地端子与大地接好。（6）导联线时通时断，更换新的。 XD-7100单道心电图机使用说 1．电源开关置于“ON”。 2．电源开关置于“AC（交流），'，此时“LINE”“TBST”“PA PER SPEED（25mm／s）”“SENSITIVITY （l）”“STOP”，晶体灯发出亮光。 3．调节基线控制旅钮应能改变描笔的位置，使之停在纪录纸中央附近。 4．按动“CHECK”键，此时“STOp”灯灭，“CHECK”灯亮。 ”，使描笔随着定标键的按动而作相应的摆动。 lmV．按动定标键“5． 6．按“START”，此时“CHECK”灯灭，“START”灯亮，记录纸按25mm/sec速度走动。 7．继续按动定标键，在走动的纪录纸上可看到一清晰的定标方波，其振幅应是10mm。 8．按动“LEAD SELECTOR”键，使之由“TEST”
多路数据采集系统设计毕业论文 第1章绪论 1.1 多路数据采集系统介绍 随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。 数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等
工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集，并将数据上传至计算机[2]。 1.2 设计思路 多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信，设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。 多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路，将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值，最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。 连接好硬件后，给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键，4-E键为复位键，F键为确认键。1－3键为通道选择键，分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异
国家防汛抗旱指挥系统二期工程水情信息采集系统设计要求 水利部水利信息中心 二○一一年七月
审定：辛立勤 审核：吴礼福刘志雨 编写：吴礼福成建国赵凯王金星耿丁蕤孙洪林王爱莉
目录 一、综述 (1) 1.1设计范围和任务 (1) 1.2设计依据 (1) 1.3设计原则 (2) 1.4设计总体要求 (3) 1.5设计控制经费 (4) 二、水文测验设施设备 (5) 2.1设计目标和内容 (5) 2.1.1 设计目标 (5) 2.1.2 设计内容 (6) 2.2技术要求 (7) 2.2.2 雨量观测项目 (7) 2.2.3 水位观测项目 (9) 2.3水文测验关键设备 (11) 2.3.1 雨量、水位观测关键设备 (11) 2.3.2 记录仪器固态存储 (17) 三、水情报汛通信设计 (18) 3.1设计目标和原则 (18) 3.1.1 设计目标 (18) 3.1.2 设计原则 (18) 3.2设计采用的关键技术 (19) 3.3报汛通信网的设计 (19) 3.3.1 结构设计 (20) 3.3.2 功能设计和技术要求 (21) 3.3.3 工作体制和信息传输协议 (24) 3.3.4 通信方式和数据传输方式 (25) 3.3.5 通信信道设计 (25) 3.3.6 几种信道的混合报汛通信网 (36) 3.3.7 已建水文自动测报系统信息的入网 (37) 3.3.8 系统的可靠性 (38) 四、水情分中心系统集成设计 (41)
4.1水情分中心的任务 (41) 4.2水情分中心系统的界面划分 (41) 4.3水情分中心系统集成设计 (41) 4.3.1 系统集成拓扑结构 (41) 4.3.2 系统集成设备配臵 (44)
******************* 实践教学 ******************* ********* *********学院 2013年秋季学期 嵌入式系统课程设计 题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计专业班级：计算机科学与技术（物联网工程方向） 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
目录 题目：基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 (1) 目录 (2) 摘要 (3) 关键词 (3) 前言 (3) 系统分析及其设计 (4) 一、基本原理： (4) 二、系统方案设计 (5) 三、总体设计 (7) 四、系统测试 (32) 总结 (32) 参考文献 (33) 致谢 (34)
基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 摘要 基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信 前言 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严
MSP430定时器A捕捉脉实例[调试通过,很好用] 微控论坛原创主贴作者:fangth Microcontrol CODE /***************************************************************** //功能：利用定时器A的捕捉能测量脉冲信号的脉宽 // // // MSP430F449 // ----------------- // /|\| XIN|- // | | | 32kHz // --|RST XOUT|- // | | // | P1.5/ACLK|---+ // | | | // | P2.0/TA2|<--+ // | | // | | //说明：ACLK要进行8分频(4K),并将其作为外部的要捕获的脉冲; //MCLK=SMCLK=8M; *****************************************************************/ #include
心电图机使用方法 操作正常心电图值心电图(electrocardiogram，ECG)：是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生电活动变化的曲线图形。二、示教心电图机的使用，讲解注意事项、操作步骤，然后同学分小组，在老师带领下同学间相互作图练习。 操作注意事项： 1．检查供电电源电压与机器规定电压是否相符。 2．检查心电图机画笔，各个控制旋钮是否都在零或固定位置，若不在要旋回规定位置。 3．检查机器及导线、附件是否齐全、完整。操作步骤： 1．给受检查者讲解检查心电图的意义，告知检查无疼痛，无损害，打消顾虑，消除紧张情绪，使其肌肉放松，嘱其仰卧在检查床上。 2．接好地线，并再检查一遍接地是否可靠。 3．接好电源线，打开电源开关，进行机器预热。 4．按规定接好导联线，先将受检者的双侧腕部及两侧内踝上部暴露，并用酒精纱布擦洗脱脂，使皮肤发红。然后涂上导电液体，保持皮肤与电极良好接触，将电极板按照右上肢→红线、左上肢→黄线、左下肢→绿线、右下肢→黑线(此线与地线相通)、胸前→白线的要求固定好。国际上统一规定了心电图导联的连接方法和电极安放的位置，形成了一个通用的规范的导联体系——常规导联。包括：肢体导联（6个）、标准肢体导联（双极导联3 个）、单极加压肢体导联（3个）和胸前导联（单极导联6个）。胸导联监测电极位置： V1，胸骨右缘第4肋间。 V2，胸骨左缘第4肋间。V3，V2与V4两点连线中点。 V4，左锁骨中线与第5肋间相交处。 V5，左腋前线V4水平。 V6，左腋中线V4水平。 V7，左腋后线V4水平。 V8，左肩胛线V4水平。 V9，左脊旁线V4水平。 V3R~V6R，右胸部与V3~V6对称处。 5．校正心电图机的走纸速度、画笔的位置和温度，并打击标准电压，校正后使其10mm= 1mV。 6．按导联旋钮开关顺序，逐个拨动开关，按次序记录Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1、 V2、V3、V4、V5、V6十二个导联的心电图。 7．检查完后再核对一遍有无遗漏、伪差等，并在心电图纸上标好导联名称，受检查姓名及检查时间。 8．将导联开关旋回到"0"位，关闭电源开关，然后撤除各个导线。三、将所做之图进行各种波段、波形、心电轴、心率的测量，并熟悉其名称及书写方法。（一）心电图波形及各部分的意义： 1．P 波：代表心房激动时的电位变化。正常心电图Ⅰ、Ⅱ导联P波向上，而aVR导联P波倒置；aVL，Ⅲ及V1、V2等导联P波可向上，倒置，或呈双向。正常向上的P波顶部圆滑，时限<0.12s，振幅<0.25mV。2．PR间期，表示激动经过心房，房室结，房室束到达心室的时间。正常时限0.12～ 0.20s，婴儿及心跳较速者，PR间期可较短。PR间期延长常代表房室传导阻滞。 3．QRS波群：代表心室激动时的电位变化。正常QRS波群时间<0.12s。在肢体导联，每个导联QRS波群振幅的绝对值相加≥0.5mV，
湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日
题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量
毕业设计（论文）课题基于物联网技术的数据采集终端的设计学院电子信息工程学院 专业（方向）应用电子技术 班级电子112 学号 7 姓名尹露露 完成日期2013-11 指导教师束慧
基于物联网技术的数据采集终端的设计 摘要 目前，数据采集一直是工业控制设备的主要组成部分，设计高精度的AD采集终端，对系统的性能很重要，目前随着物联网技术的不断发展，为现场信号采集和传输提供了一种新的方法，本课题在于探索和研究一种基于物联网技术的数据采集终端。本系统由单片机控制模块、AD采集模块、液晶显示模块、时钟模块、温度模块、无线通讯模块等组成，可实现现场数据的实时准确采集。 关键词：物联网技术，高精度，数据采集，通讯 Abstract At present,?the data acquisition?is the main?part of?industrial control equipment. The performance of AD?acquisition terminal?design of high precision?for the system?is very important. At present,?with the?continuous development of?the Internet of things technology. It provides a?new?method for?data acquisition?and transmission. This paper?is to explore?and study?a?IOT based?data acquisition terminal. The system is composed of MCU control module,?AD?data acquisition module, LCD module,?clock module,?temperature?module,?wireless?communication module. It can realize accurate?real-time?field data. Keywords: Internet of things technology, High precision, Data acquisition, Communication
环境安全数据采集系统设计 1系统硬件设计 本系统硬件由控制模块、以太网模块，传感器模块，辅助模块及电源模块组成。其硬件结构框图如下图1所示。 1.1控制模块STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，温飘较小，时钟频率宽范围可设置，可彻底声调外部昂贵的晶振和外部复位电路。现STC15系列单片机采用超高速CPU内核，在相同的时钟频率下，速度又比STC早期的1T系列单片机的速度快20％。 1.2以太网模块W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。W5100内部集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。 1.3传感器模块本系统使用了温湿度传感器DHT-11、烟雾传感器MQ-2以及火焰传感器实现了对环境安全的有效监测。 1.3.1火焰传感器火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中。 1.3.2烟雾传感器MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，
本文提出了一种交流信号过零检测的电路，即捕获交流信号的零点，并借助MSP430单片机内部的16位定时器A（Timer A）的脉冲捕获功能便能得到该交流信号的周期进而能得到它的频率。系统的硬件部分主要由MSP430单片机以及整流桥、光电耦合器、三级管等器件构成；而软件部分主要是基于MSP430单片机的C语言程序，包括系统的初始化、定时器的设置等。该系统的实验结果和电路仿真吻合较好，具有一定的应用价值。 1 引言 由于频率信号具有抗干扰性强、易于传输、测量准确度较高等优点，因此许多非频率量的传感信号都转换为频率量来进行测量和处理。因此频率测量方法愈来愈引起关注和研究。 频率测量是测量和控制系统领域的最基本测量之一。当今用的最多的测量信号频率的仪器是频率计，由于频率计在测量过程中需要一个时基信号作为测量信号频率的时基。时基信号一般是由本机振荡电路发生的，尽管现在多用石英晶体振荡器，但是仍然不能保证时基信号的精度,因此频率计的测量精度也就成了问题。传统的频率测量方法有两种[1]：一种是测频法,在一定时间间隔T内测出待测信号重复变化次数N， 频率即为；另一种方法是测周法,在被测信号的一个周期内测出标准高频信号f的个数N，则被测频率。 本文介绍了一种测宽法[2]，借助光电耦合原理，将交流信号转变成周期脉冲信号，通过捕获脉冲信号的下降沿，由定时器计数，通过二次计数的差值便能得到脉冲信号的周期，进而可以计算出所测交流信号的频率。 2 硬件电路设计 硬件电路完成的任务是： （1）模拟电路部分的设计，其功能是进行信号的转化。交流信号通过整流桥、光电耦合器等模拟器件便能得到周期脉冲信号。 （2）数字电路部分的设计，其功能是进行信号的检测。MSP430单片机内部的16位定时器A具有脉冲捕获功能，能将脉冲信号的占空比检测出来。 图1为它的基本结构图。 图1 系统的基本结构
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ab3574589.html, 用电信息采集系统的设计与实现 作者：朴香泉王绍宇卢雪菲 来源：《名城绘》2019年第06期 摘要：近年来，电力企业为了适应时代的发展要求，逐渐朝向智能化方面发展，因此对于用户的用电信息采集系统有了更高的要求。随着市场竞争日益激烈，对于电力系统的营销服务有了更高的要求。为了更好的服务于电力用户，需要加强用电信息采集系统的设计与实现，保证电力企业更加稳定、和谐的发展。本文主要分析探讨了用电信息采集系统的设计与实现，以供参阅。 关键词：用电信息采集系统；设计；实现 1电力用电信息采集用统的基本内涵 所谓用电信息采集系统，主要指的是在电力系统运行的过程中，用户用电会产生多种信息，用户信息采集系统的功能在于采集这些信息并对其进行分析，从而实现对电力系统的实时监控，以保证电力用户的用电信息得以自动的采集，对其中存在的异常进行计算分析，从而对电能的质量进行监测，达到用电管理的目的。由此可见，用电信息采集系统才能够对电网发布的信息以及分布式的能源进行有效的监督控制，实现智能化的用电设备信息交流。和传统的电力信息系统相比，用电信息采集系统有着多方面的特点，具体如下：（1）全覆盖。用户用电信息系统的全覆盖主要指的是用电信息采集系统能够全面的覆盖全部的电力用户，能够覆盖所有的公用配变考核计量点。（2）全采集。用户用电信息系统的全采集主要指的是该系统属于大型的数据采集系统，其在电力用电的过程中能够对用户的电力计量装置进行实时监测，并对用户用电过程中产生的信息进行自动的采集。（3）全费控。用户用电信息系统的全费控主要指的是该系统能够对用户的用电信息进行不间断的采集，对用户的剩余电费额度进行计算并反馈给用户，同时若剩余电费额度不足其会自动向用户提示，一旦剩余电费比设定的额度小则会自行跳闸进行控制，以确保电力系统的用电预付费。 2用电信息采集系统设计 2.1物理构架设计 （1）用电信息系统从物理角度上思虑，能根据部属位置的不同直接分为主站、通信信道、采集设备这三个重要部分，其中系统主站建议进行单独的组网，用以隔离其他的公网信道，使系统的安全性更佳。（2）主站网络的物理结构主要构成要素分为数据库服务器、磁盘阵列、应用服务器这几个主要的设备构成要素。（3）用电采集系统在采集硬件设计内容的时候，需要遵循以下的原则：首先，应具有可集成性。只有遵循集成才能有更好的发展思路，也能在综合考虑到硬件资源的前提下，在现有资源集成的前提下做好硬件设计；其次，可扩展
前言 对海洋监测数据进行有效的采集、存储和处理，是所有自动化海洋监测系统都需要设计和开发的重要内容。尤其恶劣工作环境和长期无人坚守时，海洋监测数据的采集、存储和处理就起到了中坚作用．是关系海洋监测任务能否自动地长期和可靠执行的关键。目前，海洋技术越来越趋向于多要素的长期和同步监测，不仅要考虑特殊的工作环境和长期运行要求．还考虑传感器的数量、特点和数据处理方法等，这使得海洋监测数据的采集、存储和处理任务日益繁重并且要求提高了。开展各种海洋监测项目时，专业科技人员都需要花费大量的时间和精力配套开发相关硬件和软件。这些研发工作内容接近但是不尽相同，花费人力物力以外，系统性能和成本也必须考虑。本文提出一种海洋监测领域专用的通用型数据采集与处理系统的设计方法。该系统可以灵活应用于各种海洋监测项目．不仅避免项目开发过程中对人力和物力的重复性损耗．而且。形成的专业优势和高性能设备能够确保信息采集、处理和控制更加系统高效。 1系统设计要求 海洋监测通用数据采集与处理系统专门针对海洋监测这一应用领域。因此，设计充分考虑目前国内海洋监测领域的常用传感器类型、数据采集和处理方法，以及海洋监测的应用环境和要求。系统要求在通用性、专业性、智能性和扩展性方面具有一定优势。为满足大部分海洋监测项目的需要．通用型海洋监测数据采集与处理系统要求灵活地提供多路模拟量数据采集通道、多路数字／脉冲量数据采集通道、多路数字量输出控制通道、多路串行通信和远程通信接口。目的是兼容各种海洋监测项目常用的传感器．兼容各种常用的远程通信设备并提供直接连接上位机的系统设置和操作功能。同时。为实现海洋监测项目的一些控制操作功能，例如．对连接的海洋监测传感器执行加断电和开始、停止采集信息．以及特殊传感器例如毛刷的操作等。针对海洋监测多要素和长期性的特点，系统设计大容量数据存储功能和灵活的系统操作设置功能，包括不同种类的数据设置不同的采样时间，或者特殊情况下，例如，风速和有效波高大于一定值时启动数据的加密采集处理功能等。为适应海洋监测的工作环境，甚至恶劣环境，系统要满足强抗干扰、高可靠性和低功耗等要求。 2系统设计 海洋监测通用数据采集与处理系统由硬件设备和配套软件两部分组成。硬件设备的基本功能包括：与海洋监测项目需要的各种传感器有效连接．根据监测项目的要求实时采集、处理并存储各种数据信息．实现现场海洋监测系统与计算机上位机的直接信息传输．连接无线传输模块，实现远程自动化海洋监测项目要求的监测信息无线传输功能。配套软件包括系统初始化设置软件和数据接收及处理软件两部分。 2．1硬件设计和工作原理 硬件设备的内部结构除核心处理器以外，具体分为模拟量信息采集通道、数字控制通道、脉冲通道、信息通信端口、信息存储和设备供电。具体的硬件设计方案如图l所示。综合考虑海洋监测对功耗和系统要求．选择AVR单片机作为设备的核心处理器。如图l所示．设备采用AtmelATmegal28型AVR单片机作为硬件核心处理器。外部12V(9一18V范围)直流供电。LM2576电源芯片将系统+12 V开关电源转换成+5V稳压供电。RTC时钟模块通过DSl302时钟芯片的涓流充电方式，提供设备实时时钟，方便存储记录时间。SD卡大容量数据存储模块利用单片机的SPI接口模式。由AMSlll7
实验四定时器实验 实验目的： MPS430F5529片内集成的定时器A的使用，学习计数器的补捕获比较模块的使用。实验内容： 定时器采用辅助时钟ACLK作为计数脉冲，fACLK=32768Hz，实现以下功能： 1.定时器TA0延时1s，点亮或熄灭LED6，即灯亮1s灭1s，如此循环，采用中断服务程序实现。 2.定时器TA0延时1s，点亮或熄灭LED4，采用捕获比较器CCR0的比较模式，设定输出方式，输出方波，不用中断服务程序 3.采用捕获比较器CCR1的比较模式LED5，设定输出方式，输出PWM波形，使LED 亮2s，灭1s。 4.用定时器实现30s倒计时，在液晶模块上显示，每过一秒显示数字变化一次。 5.使用TA1的捕获比较器CCR0捕获按键的间隔时间，在液晶模块上显示。 程序代码： 程序1： #include