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水文遙測系統通常由終端機、中繼站和中心站三部分組成。由于終端機是用來(lái)直接測量雨量、水位等水文數據，是整個(gè)遙測系統信息的來(lái)源，故其設計成為整個(gè)遙測系統的關(guān)鍵。遙測終端機一般處于河流上游或者湖泊邊緣，分布分散，維護起來(lái)很不方便，需要長(cháng)期工作在無(wú)人值守的環(huán)境中，并且往往無(wú)交流電源提供，需要靠太陽(yáng)能浮充和免維護蓄電池供電，因此在終端機的設計過(guò)程中低功耗和高可靠性尤為重要。 現有的遙測終端機通常采用MCS51微控制器作為控制芯片并配以較多的模擬電路和邏輯門(mén)電路，其設計復雜，功耗和可靠性難以得到保證，所以很有必要利用新型的性能更高的器件來(lái)對終端機重新設計。TI公司的MSP430系列集成了大量的外圍部件，是低工作電壓、超低功耗、高性能的微控制器，在電池供電的便攜式設備和儀器中有著(zhù)廣泛的應用。和MCS51等其他微控制器相比，MPS430具有很多優(yōu)勢：它能夠工作在1.8～3.6V的寬電壓范圍內；在1MHz時(shí)鐘、2.2V電壓的典型工作條件下，靜態(tài)電流僅為225μA；具有5種低功耗工作模式，在不同的模式下消耗電流為 0.1～340μA，用中斷方式將微控制器從低功耗模式喚醒至激活模式下，僅需要6μs。本文以MSP430F147作為控制芯片，同時(shí)結合其他外圍低功耗器件分別從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹一種新型低功耗終端機的設計。 終端機工作原理 終端機采用自報工作方式，在雨量或水位數據沒(méi)有變化時(shí)處于低功耗的值守模式，此時(shí)CPU、主時(shí)鐘（MCLK）以及內部數字振蕩器（DCO）均不工作，微控制器僅由低速輔助時(shí)鐘（ACLK）來(lái)驅動(dòng)，系統功耗很低。當水位或雨量變化一個(gè)單位或定時(shí)發(fā)送時(shí)，便會(huì )使微控制器立即進(jìn)入激活模式，并且啟動(dòng)FM發(fā)射機發(fā)送一次數據，數據發(fā)送完后再轉入低功耗模式，直到下一次發(fā)送數據。終端機除具有雨量、水位、定時(shí)發(fā)送等基本功能外，為了便于維護，還具有強發(fā)和編程功能，各個(gè)功能的描述如下。
由于硬件電路是主要的耗電部分，故在芯片選擇和電路設計過(guò)程中主要考慮低功耗的因素。終端機硬件電路如圖1所示，雨量、水位和電壓信息分別通過(guò)各自的傳感器接到微控制器的I/O口，微控制器對這些數據進(jìn)行采集，然后進(jìn)行相應的處理。 圖1 終端機電路圖
在軟件方面，主要通過(guò)模式的選擇和片內模塊的使用兩方面來(lái)降低功耗。
圖2 軟件流程圖 |
