2022年MSP单片机多路数据采集系统设计方案.docx

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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习1 引 言数据采集是从一个或多个信号猎取对象信息的过程；随着微型运算机技术的飞速进展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合；数据采集是工业把握等系统中的重要环节，通常接受一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不行欢迎下载精品学习资源缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统；本文设计的多路数据采集系统接受 MSP430 系列单片机作为 MCU 板的核心把握元件； MSP430 系列单片机是由 TI 公司开发的 16 位单片机，其突出特点是强

2、调超低功耗，特殊适合于各种功率要求低的场合；该系统采样电路接受MSP430 单片机内部 12位的A D，使系统具有硬件电路得以简洁化，功耗低的特点；由于该系列较高的性能价格比，应用日趋广泛；2 系统的基本组成和工作原理在本数据采集系统的设计中为了提高系统智能化、牢靠性和有用性，接受单片MCU 和上位机传输的方法，即 MCU 运行在数据采集系统的远端，完成数据的采集、处理、发送和显示，上位机就完成数据的接收、校验及显示，同时上位 机可对远端 MCU 进行把握，使其采集方式可选； MCU 选用 TI 公司的低功耗MSP430F437 ，该单片机比 80C51 功能要强大许多，他内部不仅有8路12

3、位 A D，而且仍带 LCD 的驱动，节省了不少外围电路；本系统现场模拟一正弦波信号以及其他 6路分压信号以供系统进行多路采样，接受ICL8038 精密信号发生芯片产生一频率可变的正弦波，然后由LM331 芯片实现频率到电压的转换，之间仍需对信号进行调理以符合系统要求；3 系统硬件电路设计系统硬件总体框图如图 1所示；本系统由模拟板和 MCU 板2块板组成，模拟板包括系统电源、正弦波信号发生模块、频率电压转化模块、信号调理模块和7路A D 的接口； MCU 板包括电源及 A D 接口、 MCU 、LCD 和串口收发模块；3.1 正弦信号发生模块正弦信号发生模块主要接受集成函数发生器ICL803

4、8 ， ICL8038 函数发生器是接受肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，具有电源电压范畴宽、稳固度好、精度高等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波； ICL8038 及外围电路如图 2所示，由 8脚输入外部把握电压，调剂电位器 P1 即可使 2脚输出的正弦波信号频率发生变化，实 现外部压控振荡； 10， 11脚之间接 001 F 的振荡电容， 4， 5脚接电阻和电位器，调剂正弦波失真度；欢迎下载精品学习资源3.2 频率电压变换模块频率电压变换模块的设计接受集成芯片LM331 ，LM331 接受新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范畴内和低到

5、5O V 电源电压下都有极高的精度； LM331 的动态范畴宽，可达 100 dB ；线性度好，最大非线性失真小于O 01，工作频率低到 0 1 Hz 时尚有较好的线性度；转换精度高，数字辨论率可达 12位；外接电路简洁，只需接入几个外部元件就可便利构成VF 或FV 等变换电路，并且简洁保证转换精度；本系统中的所设计的频率电压变换电路如图 3所示；调剂 P1使 Rs 为12 8 k 左右即可，就当 fi=200 Hz 时 Vo=O 22 V；当fi=2 kHz 时， Vo=2 22 V ；3.3 信号调理模块信号调理模块包括信号放大整形电路和信号放大调理电路；图4为接受 A D824 设计的信

6、号放大整形及调理电路；图 4a 中由 ICL8038 产生的正弦波信号先经过 1 F 电容高通滤波，再经A D824 反向放大 2倍，然后经比较器，输 出对应频率的方波信号，作为 LM331 的输入； 200 Hz 2 kHz 的方波信号经过LM331 频率电压变换芯片后，产生的信号Vo 为 O22 222 V ，为符合 200 Hz2 kHz 对应于 1 5 V ，故需对 Vo 进行调理，方案中的运算电路如图 4b 所示；3.4 系统电源模块系统接受 12 V 直流电源供电，直接供应 ICL8038 ，LM331 及 AD382 4，将输入的 +12 V 电压经过 LM317 可调三端稳压管

7、产生 +5 V 电压，通过电阻欢迎下载精品学习资源分压产生其他 O，1 V，2 V，3 V， 4 V，5 V 共6路数据供应 AD 采样，单片机板需+33 V 供电，可由 +5 V 经另一 LM317 产生得到；为减小电源噪声，给各个电源均加上滤波电容，一般取 10 F 和01 F 的大小电容组合；3.5 单片机模块本系统主要运用了 MSP430 单片机的以下性能特点：低工作电压、超低功耗、8通道12 位 A D 转换器、驱动液晶才能可达 160 段等，使硬件电路得以简洁化；单片机及外围电路如图 5所示，即为系统 MCU 板的电路原理图；由 5 V 电源经 LM317 产生33 V 直流电压给

8、 MSP430 供电，单片机负责采集 7个通道的电压数据并在 LCD 上显示对应电压值，同时单片机和上位机进行串行通讯， 通讯方式接受标准的 RS 232 方式，也可接受 RS 485 差分方式接口以改善通讯速率和距离，但需在上位机前另加 485-232 转换芯片，稍显复杂，因此接受 RS 232 即可中意系统要求，简洁又有用；通过上位机可对单片机的采样模式进行把握，即循环采集和固定通道采集2种模式，实现了远端可控的数据采集；4 系统软件设计本系统的接受 C 语言编写，实现功能包括： 7路 A D 采样、 LCD 显示和串口收发，其中 7路 AD 采样可由上位机把握采样方式，即循环采样和固定通

9、道采样， LCD 显示采样值和对应的通道号，系统通过串口和上位机进行通讯；4.1 软件流程图图6为本系统软件主流程图；系统上电后，对各模块进行初始化，包括：AD 模块、定时器 A、看门狗、LCD 以及串口等；然后判定采样方式，进行采样和显示，系统默认的采样欢迎下载精品学习资源方式为 7通道循环采样；5 结语本系统是基于 MSP430 单片机的多路数据采集系统，系统接受单片机与上位机进行通讯，实现了远端把握的功能；本系统有以下特点：(1) 本系统接受集成函数发生器 ICL8038 产生一正弦信号，用于模拟现场需要采集的数据，产生的模拟信号精度较高；(2) 系统接受低功耗、功能强大的 MSP430

10、 单片机， MSP430 单片机配置了8路外部通道 12位的 AD，可实现多路数据采集，精度较高，可同时采集7路数据且采集方式可把握；接受单片机内部12位的 AD，使系统硬件电路得以简化；(3) 系统中单片机与上位机之间接受RS 232 标准接口方式进行通讯，也可接受 RS 485 差分方式进行传输，以改善通讯速率和传输距离；本系统中 MSP430 单片机负责对 7路数据采集、处理和显示，同时应答上位机命令；上位机面对用户，可以对系统进行把握，向单片机发送命令选择数 据采集的方式；本系统可实现对 7路模拟信号的采集，采集精度较高，可中意一般场合的应用；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及

11、设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.欢迎下载精品学习资源用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the cont

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