基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最大 5. 高電源電壓范圍： 177。3V 至 177。22V 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 13 圖 210 OP07 外型圖片 圖 211 OP07 管腳圖 OP07 芯片 引腳 功能說(shuō)明： 1 號(hào)和 8 號(hào)引腳為偏置 平衡 (調(diào)零端 )， 2 號(hào)引腳為反向輸入端， 3 號(hào)引腳為正向輸入端， 4 號(hào)引腳接地， 5 號(hào)引腳空腳， 6 號(hào)引腳為輸出， 7 號(hào)引腳接電源 +。 （ 2） OP27 低噪聲高精度運(yùn)算放大器 OP27 的 特點(diǎn)如下： 1. 低噪聲： 80nV(峰 峰值 )(～ 10Hz)， 3nV/√Hz 2. 低漂移： ℃ ；高速：轉(zhuǎn)換率 ， 8MHz 增益帶寬 3. 低 VOS： 10μV 4. 良好的 CMRR：在 VCM 為 177。11V 時(shí)為 126dB 5. 高開(kāi)環(huán)增益： 圖 212 OP27 管腳圖 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 14 運(yùn)算放大器 OP0 OP27 組成的差分放大電路，對(duì)輸入信號(hào)有很強(qiáng)的 抑制能力。 圖 213 差分放大電路模塊 對(duì) 圖 213所示的差分放大電路 的一些 說(shuō)明： 1. U5為 +，可將輸入的 +5V電壓穩(wěn)定在 +。 2. R7為可調(diào)電阻，可將輸入電壓限定在一個(gè)值上。 3. R11同樣為可調(diào)電阻，可調(diào)整偏置電壓。 4. C R2 R25具有濾波作用。 5. R20起到分壓的作用。 輸入輸出驅(qū)動(dòng)模塊 （ 1）輸入驅(qū)動(dòng)模塊 圖 214 三極管 Q1 構(gòu)成的輸入電路 SWin1 與 MSP430F425 的 53 號(hào)引腳相連； Din1 與 UART 通用串口通訊的 4 號(hào)引腳相連。 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 15 輸入電路的作用是讀取 外界的高低電平，當(dāng)外部的電壓、電流變化較大時(shí)，使輸入電壓只在 DVCC之間變動(dòng)，避免單片機(jī)受到外部大電壓的沖擊而損壞。 （ 2）輸出驅(qū)動(dòng)模塊 圖 215 三極管 Q2 構(gòu)成的輸出電路 SWout1 與 MSP430F425 的 54 號(hào)引腳相連； Dout1 與 UART 通用串口通訊的 1 號(hào)引腳相連。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，不能輸出大電流。使用三極管后，單片機(jī)可以通過(guò)控制基極電流來(lái)控制三極管的輸出，使輸出電壓在 0V~5V 之間變動(dòng)，并可輸出較大電流。 當(dāng) Din1 輸入一個(gè)較小的小電流時(shí)， Dout1 就可輸出一個(gè)較大的電流。 使得 該電路抗 干擾能力強(qiáng)，可以不受到單片機(jī)的局限。 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 16 3 MSP430F425 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 PCB 板的繪制 PCB 板的繪制過(guò)程如下： （ 1）得到正確的原理圖和網(wǎng)絡(luò)表 繪制原理圖是繪制 PCB 板 圖的前提，網(wǎng)絡(luò)表是連接原理圖和 PCB 板 圖的中介，所以在繪制 PCB 電路板之前一定要先得到正確的原理圖和網(wǎng)絡(luò)表。另外 ，我們可以通過(guò)手工更改網(wǎng)絡(luò)表，將一些元件的固定接腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒(méi)任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。 （ 2）畫(huà)出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù) 自己獨(dú)立繪制的封裝一定要在 PCB 設(shè)計(jì) 之前完成，在制作 PCB 電路板 時(shí)，我們會(huì)導(dǎo)入這些自己制作的封裝。 （ 3）規(guī)劃電路板 電路板是采用 單面板還是多層板， 電路板 的形狀、尺寸等具體的參數(shù)以及電路板的安裝方式等在這里都要一并考慮。另外，還要考慮 電路板 與外界的接口形式，選擇具體接插件的封裝形式。 （ 4）元件手工布局 應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、將來(lái)布線(xiàn)的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件并鎖定這些 器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。對(duì)于同一個(gè)器件用多種封裝形式的，可以把這個(gè)器件的封裝改為第二種封裝形式并放好后對(duì)這個(gè)器件用撤消元件組功能，然后再調(diào)入一次網(wǎng)絡(luò)表并放好新調(diào)入的這個(gè)器件，有更多種封裝形式時(shí)依此類(lèi)推。放好后可以用 VIEW3D 功能查看一下實(shí)際效果。 如果不甚滿(mǎn)意的話(huà)可以根據(jù)實(shí)際情況再作適當(dāng)調(diào)整，然后將全部器件鎖定。假如板上空間允許，則可在板上放上一些類(lèi)似于實(shí)驗(yàn)板的布線(xiàn)區(qū)。對(duì)于大板子應(yīng)在中間多加固定螺絲孔，板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔。有需 要的話(huà)，可在適當(dāng)位置放上一些測(cè)試用焊盤(pán)。將過(guò)小的焊盤(pán)過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤(pán)的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。 （ 5）布線(xiàn)完成后的調(diào)整 布通之后，對(duì)布線(xiàn)進(jìn)行手工初步調(diào)整。調(diào)整的內(nèi)容有：需加粗的地線(xiàn)、電源線(xiàn)、功率輸出線(xiàn)等進(jìn)行手動(dòng)加粗；某幾根繞得太多，太過(guò)繁瑣的線(xiàn)重布；消除部分不必要的過(guò)孔。 另外，我們還要切換到單層顯示模式下將每個(gè)布線(xiàn)層的線(xiàn)拉整齊和美觀。手工調(diào)整時(shí)應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行 DRC，因?yàn)橛袝r(shí)有些線(xiàn)會(huì)斷開(kāi)。快完成時(shí)可將每個(gè)布線(xiàn)層單獨(dú)打印出來(lái)基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 17 以方便改線(xiàn)。 圖 31 使用 Protel99SE 繪制的系統(tǒng) PCB 板 系統(tǒng)程序編譯 本課題使用 IAR Embedded Workbench for TI MSP430——MSP430 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和C/C++編譯器對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行編譯。 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 18 圖 32 使用 IAR for MSP430 軟件進(jìn)行編譯 （ 1）變量定義和 LCD 地址影射程序 define Clock_MHZ define SD16_CH BIT0 define SD16_CH_END BIT1 define Run_Led_ON P2DIR|=BIT2。P2OUTamp。=~BIT2。 define Run_Led_OFF P2DIR|=BIT2。P2OUT|=BIT2。 define IO_OUT_H P1DIR|=BIT1。P1OUT|=BIT1。 define IO_OUT_L P1DIR|=BIT1。P1OUTamp。=~BIT1。 /* LCD Mapping Array */ const char digit[40] = { 0x11, 0x11, // 39。039。 LCD segments a+b amp。 c+d = lower two bytes 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 19 0x11, 0x00, // 39。039。 LCD segments e+f amp。 g+h = upper two bytes 0x10, 0x01, // 39。139。 0x00, 0x00, // 39。139。 0x11, 0x10, // 39。239。 0x01, 0x01, // 39。239。 0x11, 0x11, // 39。339。 0x00, 0x01, // 39。339。 0x10, 0x01, // 39。439。 0x10, 0x01, // 39。439。 0x01, 0x11, // 39。539。 0x10, 0x01, // 39。539。 0x01, 0x11, // 39。639。 0x11, 0x01, // 39。639。 0x11, 0x01, // 39。739。 0x00, 0x00, // 39。739。 0x11, 0x11, // 39。839。 0x11, 0x01, // 39。839。 0x11, 0x11, // 39。939。 0x10, 0x01, // 39。939。 }。 （ 2）系統(tǒng)設(shè)置程序 void Init_System(void) { unsigned long clock。 double temp_clk。 volatile unsigned int i。 // Use volatile to prevent removal WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD。 // Stop WDT FLL_CTL0 |= XCAP14PF。 // Configure load caps for (i = 0。 i 10000。 i++)。 // Delay for 32 kHz crystal to //初使化寫(xiě)入 FLASH 的時(shí)鐘 FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN1。 // MCLK/3 for Flash Timing Generator //初使化端口 0 temp_clk=Clock_MHZ。 temp_clk=temp_clk*。 clock=temp_clk/9600。 基于單片機(jī)的高精度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 20 UCTL0 = CHAR。 // 8bit character, UTCTL0 = SSEL0。 // UCLK = ACLK UMCTL0 = 0x52。 // modulation UBR00 = clock。 // UBR10 = clock8。 // ME1 |= UTXE0 + URXE0。 // Enable USART0 TXD/RXD IE1 |= URXIE0。 // Enable USART1 RX interrupt P2SEL |= BIT4+BIT5。 // ,7 = USART1 TXD/RXD //初使化 SD16 的部分 SD16CTL = SD16REFON+SD16SSEL_2+SD16VMIDON。 // ref, SMCLK SD16CCTL0 |= SD16GRP。 // Group with CH1 SD16CCTL1 |= SD16GRP。 // Group with CH2 SD16CCTL2 |= SD16IE。 // Enable interrupt for (i = 0。 i 0x3600。 i++)。 // Delay for ref startup //當(dāng)前為初使化輸入的部分 P1DIRamp。=~BIT0。 //初使化輸出的部分 P1DIR|=BIT1。 //初使化按鍵的部分 P2DIRamp。=~BIT3。 //初使化 LCD 部分 LCDCTL = LCDSG0_5 + LCDSTATIC + LCDON。 // Static LCD, segments S0S31 BTCTL = BT_fLCD_DIV256。 // LCD 的時(shí)鐘頻率 ACLK/256 for(i=0。i16。i++) LCDMEM[i]=0x00。 _EINT()。 //一般中斷啟用 SD16CCTL2 |= SD16SC。 // 設(shè)置斷點(diǎn) KEY_Status=0。 //變量清零 Count=0。 SD16_Status=0。 }