應用電子畢業設計-基于msp430單片機數據采集系統設計-資料下載頁

【導讀】的通道號,系統通過串口和上位機進行通訊。介紹一種以MSP430單片機為核心的多路數據采集系統。設計,是一個具有完整功能的數據采集系統。系統由集成函數發生器ICL8038. 系統采用單片機與上位機進行通訊,單片機負責對7路數。據的采集、處理和控制顯示,同時應答上位機命令。上位機面向用戶,可以對系。統進行控制,選擇數據采集的方式。度較高,低功耗等特點,具有推廣應用價值。

　　

【正文】 的一種壓頻轉換電路，按照圖 2設計電路， LM331 采用單電源供電，電源電壓 VCC，模擬信號 Vix 的輸入范圍 VCC～ 0V，頻率范圍為 1～500KHZ，非線性低于 %。模擬信號 Vix 經積分器 LF356 積分處理后，在 INPUT端變成與輸入電壓 Vix成正比的穩定電流輸入，通過 LM331芯片進行 V/F轉換后，變成與電 壓成正比的頻率信號， FOUT 端輸出的頻率信號送到計算機的計數 /定時端口，計算機對頻率信號進行采集、處理、存儲。從而實現模擬信號到數字信號的轉換。由于 LM331 的轉換線性度直接影響轉換結果的準確性，而通常引起 V/F轉換產生非線性誤差的原因是引腳 1 的輸出阻抗，它使輸出電流隨輸入電壓的變化而變化，因而影響轉換精度，為克服此缺點，高精度 V/F轉換器在 1腳和 7腳間加入了一個積分器，這個積分器是由常規運放 LF356 和積分電容 C4 構成的反積分器。加上積分電路后，由于電流源（ 1引腳）總是保持低電位，帶你呀不隨Vix 或 FOUT變化，因此有很高的線性度。 數字信號變換 圖 LM331實現 A/D轉換框架圖 圖 中，模擬信號經壓 /頻轉換器 LM331，把電壓信號轉換為脈沖信號，脈沖信號送到計算機的計數 /定時端口，有計算機對頻率信號進行接收、處理、存儲。由于壓 /頻轉換關系成線性，所以我們可以根據采集到頻率數據知道模擬信號的大小，從而實現了模擬信號到數字信號的轉換。頻率計數器、定時器可以使用計算機的計數 /定時端口， 通過軟件編程實現。基準頻率，數據處理也是通過軟件編程實現，數據可以儲存到內部數據存儲器或外部數據存儲器中。 信號調理模塊 的設計 1．工作過程 信號調理模塊包括信號放大整形電路和信號放大調理電路。圖 4 為采用 A／D824 設計的信號放大整形及調理電路。圖 4(a)中由 ICL8038 產生的正弦波信號先經過 1 μF 電容高通濾波 ,再經 A／ D824 反向放大 2倍 ,然后經比較器 ,輸出對應頻率的方波信號 ,作為 LM331 的輸入。 200 Hz～ 2 kHz 的方波信號經過 LM331 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 20 頻率電壓變換芯片后 ,產生的信號 Vo 為 O． 22～ 2． 22 V,為符合 200 Hz～ 2 kHz對應于 1～ 5 V,故需對 Vo進行調理 ,方案中的運算電路如圖 4(b)所示。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 21 圖 電路圖 LM317 選擇 LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。 LM117/LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率 也比標準的固定穩壓器好。 LM117/LM317 內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓器高的多的紋波抑制比。 LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。比如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節高達數百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM117/LM317 的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個 可編程電壓上，實現可編程的電源輸出。 可調整輸出電壓低到 。保證 輸出電流。典型線性調整率%。典型負載調整率 %。 80dB 紋波抑制比。輸出短路保護。過流、過熱保護。調整管安全工作區保護。標準三端晶體管封裝。 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 22 LM117/LM317 至 37V 連續可調。 LM317 是應用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調的特點。此外，還具有調壓范圍寬、穩壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優點。 其主要性能參數 : 輸出電壓： DC； 輸出電流： ； 片內部具有過熱、過流、短路保護電路； 最大輸入 輸出電壓差： 40V DC， 最小輸入 輸出電壓差： 3V DC； 使用環境溫度： 10+85℃ 。 幾種 LM317 管腳排列及封裝外形 圖 （不同封裝形式）的 LM317 的外形及引腳排列圖。 由于輸出端（ 2 腳）與調節輸入端（ 3 腳）之間的電壓保持在 ，調整接在輸出端與地之間的分壓電阻 R1和 R2 來改變 ADJ 端的電位，可以達到調節輸出電壓的目 的 .圖 2所示為輸出可調電路圖，原理如下： R1兩端的 恒定電壓產生的恒定電流流過 R1 和 R2，在 R2上產生的電壓加到 ADJ 端。此時，輸出電壓 Vo取決于 R1 和 R2 的比值，當 R2 阻值增大時，輸出電壓升高，即： Vo=[(R1+R2)/R2] 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 23 LM117/LM317 可調穩壓集成電路介紹及其典型應用電路 ICL8038原理框圖 在圖 212中，引腳 8 為頻率調節電壓輸入端，電壓振蕩頻率與該電壓成正比；引腳 7 輸出頻率調節偏置電壓，數值時引腳 7 偏置電壓與電源 +Vcc 之差，它可作為引腳 8的輸入電壓；引腳 4 和引腳 5 外接電阻和電位器，進行恒流源調節，用以改變輸出信號的占空比和頻率；引腳 10 外接充放電容，改變其容量則改變了充放電時間常數，也即改變了觸發器的翻轉時間：引腳 13 和 14 為空腳（ NC）。 串口通信 模塊 設計 1．工作過程 本系統主要運用了 MSP430 單片機的以下性能特點：低工作電壓、超低功耗、8通道 12 位 A／ D 轉換器、驅動液晶能力可達 160段等 ,使硬件電路得以簡單化。單片機及外圍電路如圖 5所示 ,即為系統 MCU板的電路原理圖。由 5 V電源經 LM317產生 3． 3 V直流電壓給 MSP430 供電 ,單片機負責采集 7個通道的電壓數據并在LCD上顯示對應電壓值 ,同時單片機和上位機進行串行通訊 ,通訊方式采用標準的RS 232 方式 ,也可采用 RS 485 差分方式接口以改善通訊速率和距離 ,但需在上位機前另加 485232 轉換芯片 ,稍顯復雜 ,因此采用 RS232 即可滿足系統要求 ,簡單又實用。 通過上位機可對單片機的采樣模式進行控制 ,即循環采集和固定通道采集 2種模式 ,實現了遠端可控的數據采集。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 24 串口通信模塊電路圖 的選擇 的基礎知識 RS232接口又稱之為 RS232口、串口、異步口或一個 COM(通信 )口。 RS232是其最明確的名稱。 在計算機世界中，大量的接口是串口或異步口，但并不一定符合 RS232 標準，但我們也通常認為它是 RS232 口。 嚴格地講 RS232 接口是 DTE(數據終端設備 )和 DCE(數據通信設備 )之間的一個接口， DTE 包括計算機、終端、串口打印機等設備。 DCE 通常只有調制解調器 (MODEM)和某些交換機 COM口是 DCE。標準指出 DTE應該擁有一個插頭 (針輸出 )， DCE擁有一個插座 (孔輸出 )。這經常被制造商忽視 (如 :WYSE 終端就是孔輸出 DTE 串口 )但影響不大，只要搞清楚 DCE、 DTE就行了，然后按照標準接線圖接線就不會錯了。 (DTE、 DCE 引腳定義相同 ) 2． RS232 的接口電路 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 25 圖 8RS232接口電路 3． RS232 接口引腳定義 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 26 RS232 接口是 1970 年由美國電子工業協會 （ EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。 它的全名是“數據終端設備（ DTE）和數據通訊設備（ DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個 25個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。 DB25 的串口一般只用到的管腳只有 2（ RXD）、 3（ TXD）、 7（ GND）這三個，隨著設備的不斷改進，現在 DB25 針很少看到了，代替他的是 DB9 的接口， DB9 所用到的管腳比 DB25 有所變化，是 2（ TXD）、 3（ RXD） 、 5（ GND）這三個。因此現在都把 RS232接口叫做 DB9。 4． RS232C 接口定義 (9 芯 ) 針腳 定義 符號 1 載波檢測 DCD 2 接收數據 RXD 3 發送數據 TXD 4 數據終端準備好 DTR 5 信號地 SG 6 數據準備好 DSR 7 請求發送 RTS 8 清除發送 CTS 9 振鈴提示 RI 的特點 （ 1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與 TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與 TTL 電路連 接。 （ 2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為 20Kbps；因此在“南方的老樹 51CPLD 開發板”中，綜合程序波特率只能采用 19200，也是這個原因。 （ 3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 基于 MSP430 單片機數據采集系統設計 27 IAR MSP430 集成開發環境 Workbench 中文使用說明 IAR 系統嵌入式Workbench 是一種用于開發應用各種不同的目標處理器的靈活的集成環境它提供一個方便的窗口界面用于迅速的開 發和調試嵌入式 Workbench 支持多種不同的目標處理器用戶用不同的目標處理器開發的工程 Projects 可以在工程的基礎上逐個規定目標工程關于支持目標處理器的更多的信息請與當地的 IAR 銷售商聯系工具包括快速編譯器高效的連接器庫語法高亮度文本編輯器自動的 Make 工具以及一個可選的的 CSPY 調試器 1. 嵌入式 Workbench IAR 系統嵌入式Workbench 提供以下特點 通用性 可在 Windows95 Windows NT 或 下運行分層的項目 Project 表示直觀的用戶界面利用了 Windows95 的優點只在必須時使用 Make 實用重新編譯程序重新匯編程序和連接文件嵌入式 Workbench 工具和編輯器的全集成支持阻滯和跌蕩全面的超文本幫助 嵌入式 Workbench 編輯器 C 程序的句法用文本格式和顏色顯示有力的搜套和置換命令包括多個文件搜索從出錯列表直接跳轉到相關文件圓括號匹配自動縮進indentation 每個窗口的多級取消和恢復 undo and 編譯器和匯編器項目在 Windows95 或 Windows NT 的背景下建立允許同時編輯 可以全局地設置選項對多源文件或對單獨的源文件 運用于 MSP430 處理器的 IAR 系統 C 編譯器提供 C 語言的標準特性再加上許多為利用 MSP430 專用工具而設計的擴展功能編譯器與 MSP430 IAR 系統匯編器一