基于MSP430的新型自报式水文遥测终端机设计

　　水文遥测系统通常由终端机、中继站和中心站三部分组成。由于终端机是用来直接测量雨量、水位等水文数据，是整个遥测系统信息的来源，故其设计成为整个遥测系统的关键。遥测终端机一般处于河流上游或者湖泊边缘，分布分散，维护起来很不方便，需要长期工作在无人值守的环境中，并且往往无交流电源提供，需要靠太阳能浮充和免维护蓄电池供电，因此在终端机的设计过程中低功耗和高可靠性尤为重要。

　　现有的遥测终端机通常采用MCS51微控制器作为控制芯片并配以较多的模拟电路和逻辑门电路，其设计复杂，功耗和可靠性难以得到保证，所以很有必要利用新型的性能更高的器件来对终端机重新设计。TI公司的MSP430系列集成了大量的外围部件，是低工作电压、超低功耗、高性能的微控制器，在电池供电的便携式设备和仪器中有着广泛的应用。和MCS51等其他微控制器相比，MPS430具有很多优势：它能够工作在1.8～3.6V的宽电压范围内;在1MHz时钟、2.2V电压的典型工作条件下，静态电流仅为 225μA;具有5种低功耗工作模式，在不同的模式下消耗电流为 0.1～340μA，用中断方式将微控制器从低功耗模式唤醒至激活模式下，仅需要6μs。本文以MSP430F147作为控制芯片，同时结合其他外围低功耗器件分别从硬件和软件两个方面介绍一种新型低功耗终端机的设计。

　　终端机工作原理

　　终端机采用自报工作方式，在雨量或水位数据没有变化时处于低功耗的值守模式，此时CPU、主时钟(MCLK)以及内部数字振荡器(DCO)均不工作，微控制器仅由低速辅助时钟(ACLK)来驱动，系统功耗很低。当水位或雨量变化一个单位或定时发送时，便会使微控制器立即进入激活模式，并且启动FM发射机发送一次数据，数据发送完后再转入低功耗模式，直到下一次发送数据。终端机除具有雨量、水位、定时发送等基本功能外，为了便于维护，还具有强发和编程功能，各个功能的描述如下。

　　雨量发送

　　当雨量计产生一个通断信号时，由雨量传感器输出一个具有一定宽度的雨量脉冲信号，此信号作为外部中断，唤醒处于低功耗模式的微控制器，在6μs内微控制器转入激活工作状态，并控制供电电路给处于掉电状态的电路和FM发射机供电，使之上电工作。此时微控制器将检测到的雨量信号进行累加和保存，并读入测量站站址和电池状态，将以上数据装帧后传送给FM发射机，由FM发射机将数据发送给中继站，发送完毕后控制相关电路掉电后转入低功耗模式工作。

　　水位发送

　　与雨量发送的过程相似，水位发送只是当微控制器检测到水位脉冲信号后，从水位计上读入此时的水位值，并与上次所读入值相比较。若有变化则读入测量站站址、电池状态后发送数据;若无变化则直接返回低功耗模式工作。