基才DSP的地下微水檢測系統(tǒng)
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1 地下微水檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案
該檢測系統(tǒng)用于確定不同低滲透性含水層介質(zhì)中的滲透參數(shù)。通過在含水層布置的鉆孔中激發(fā)水頭變化，實時測量水頭隨時間的變化，利用地下水動力學(xué)原理，計算含水層的滲透系數(shù)。
該系統(tǒng)通過MSP430單片機(jī)采集壓力式液位變送器和溫度傳感器的信號，將采集的信號經(jīng)過簡單處理后上傳到TMS320F2812進(jìn)行分析處理，得到井下水面高度變化以及井下水溫等參數(shù)的精確值，并送至液晶顯示屏實時顯示，同時對USB設(shè)備進(jìn)行簡單文件操作，便于數(shù)據(jù)存取。將μC／OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)移植到TMS320F2812中可提高系統(tǒng)的可靠性，具有良好的擴(kuò)展性。
圖1為該地下微水檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，它主要由主控單元TMS320F2812、數(shù)據(jù)采集、USB接口、液晶顯示、電源及復(fù)位電路等模塊組成。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集模塊用于采集液體的壓力和溫度值。該系統(tǒng)采用壓力式液位變送器，它是采用高性能的硅壓阻式壓力充油芯體作為壓力敏感核心，接入專門集成電路將傳感器毫伏信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。該壓力式液位變壓器再將標(biāo)準(zhǔn)電流信號傳輸給MSP430單片機(jī)。溫度傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DSl8B20，該器件也將溫度值傳送給MSP430單片機(jī)。
2．2 USB接口模塊
USB接口模塊對U盤進(jìn)行操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。這里選用CH375型USB接口器件。CH375是一款USB總線的通用接口器件，具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便的掛接到單片機(jī)／DSP／MCU／MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。CH375支持5 V和313 V電源電壓，支持低功耗模式。圖2為USB接口模塊硬件電路。
CH375的TXD引腳直接接地，CH375工作在并口方式。電容C4用于CH375內(nèi)部電源節(jié)點退耦。電容C3和C5用于外部電源退耦，建議C3采用0．1μF的獨石電容。為了使得CH375可靠復(fù)位，電源電壓上升時間應(yīng)小于100 ms。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
該檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括MSP430數(shù)據(jù)采集模塊、μC／OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植、μC／OS-Ⅱ下應(yīng)用程序等3部分。
3．1 MSP430數(shù)據(jù)采集模塊
MSP430數(shù)據(jù)采集模塊軟件程序設(shè)計采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方案。該模塊軟件設(shè)計從功能上可分為2部分，第1部分是與硬件密切相關(guān)的驅(qū)動程序，主要完成對硬件底層寄存器的操作，包括MSP430外部電路和內(nèi)置外設(shè)；第2部分是跟硬件無關(guān)的應(yīng)用程序，主要包括讀取溫度、壓力采樣、數(shù)據(jù)處理等。圖3為MSP430數(shù)據(jù)采集模塊的主程序流程。
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