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低功耗嵌入式数据采集系统的设计与实现

更新时间：2020-03-25 13:01:53 大小：4M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：嵌入式数据采集 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着计算机技术、嵌入式技术以及网络通讯技术的飞速发展，嵌入式数据采集系统特别是低功耗嵌入式的研究已经成为计算机应用领域的研究热点。在水文、电厂、建筑能耗检测、环境监测等应用场合中，对数据采集实时性、精确性、可靠性和传输方式等都有较高的要求。现有的数据采集系统有的专用性强、精度高，但价位高、通用性不是很好；有的有一定通用性但体积较大，便携性差；有的体积较小但能耗高。因此，研究并设计一种通用性好、体积小、功耗低并且价位也较低的数据采集系统，对于数据采集系统的应用领域具有重要的现实意义。

本文基于单片机MSP430F5438设计了一套低功耗嵌入式数据采集系统。系统通过外接传感器采集数据信号，对数据进行分析处理后利用射频433M无线传输模块发送到GPRS网关或者WiFi网关，再通过网关转发到服务器云端，供用户监测使用。数据采集系统的研究重点为：降低数据采集系统的功耗、提高采集数据的准确性及高精度性、增强系统抗干扰能力、提高多终端无线通信能力。本文主要从系统硬件设计和系统软件设计两个方面进行阐述，系统硬件设计包括低功耗器件选型、电路设计及测试；系统软件采用模块化设计，包括数据采集模块、通信模块、存储模块、显示模块、按键设置模块，分别对各功能模块设计及调试。在设计工作中，本文提出“数据采集算法”解决了数据精确问题；“通信算法”解决了多终端通信问题；功耗上，对软硬件同时进行考虑设计，基本解决了低功耗问题；为了使数据采集系统具有整体抗干扰性，本文提出一种“热启动”的解决方案。

经过反复测试验证，本数据采集系统的平均误差降到0.4％，最大误差只在2%以内；256个采集终端同时上电工作，发送成功率达到98%以上；低功耗处理后，系统的功耗降到0.59mA，达到了预期的低功耗要求；通过“热启动”处理，系统的抗干能力增强，不会出现死机、跑飞而使其无法工作的现象。

本文设计的低功耗嵌入式数据采集系统已应用在建筑能耗采集终端与多功能采集终端，经实际工程测试，它们的功耗、精确性、抗干扰能力、通信能力都达到了预期的效果。