10实训 基于MSP430的数据采集系统 组技术报告.docVIP

基于MSP430的数据采集系统 中国·大庆 2012 年 9 月 摘要 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signa1 Proessor)，为电池供电测量应用提供了最终解决方案。作为混合信号和数字技术的领导者，TI创新生产的MSP430，使系统设计人员能够在保持独一无二的低功率的同时同步连接至模拟信号、数字组件和传感器。 本系统以MSP430单片机为核心，用点阵式液晶显示芯片LCD12864完成液晶显示功能，用LM1117作为电源转换芯片来为MSP430单片机提供电源3.3V，在模拟信号采集和输出模块中运用HCNR201和ADUM1250做信号隔离，产品实现了高精度、微功耗以及微小型封装的完美组合，对模拟信号进行前置滤波放大，减小无用信号的干扰，提高了稳定性。本系统设有仿真器接口即JTAG接口和BSL接口，方便对系统进行在线编程。本系统采用zigbee无线模块实现无线信号传输，。 关键字：MSP430单片机，HCNR201，JTAG仿真器，zigbee，ADUM1250。  1 绪 论 单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。 随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，以便提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬态物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一，它将提高人们对各种瞬态现象进行研究的能力。 在单片机家族的众多成员中，虽然 MSP430系列单片机推出时间不是很长，但由于其卓越的性能，在短短几年时间里发展极为迅速，应用也日趋广泛。MSP430系列单片机以高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。 本文的设计正是以MSP430这一高性能单片机为核心，设计具有低噪声与高可靠性，电路简单，高性能化，低功耗、低电压的开发板，便于学校学生以及初学者对此单片机的学习和应用，丰富实验室的建设。 1.1 单片机的研究现状和发展趋势 单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面： （1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。 （2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。 （3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善，特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。 （4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。 预计其今后的发展趋势不外乎在以下几个方面： ①微控制器的CPU核仍以CISA为主, 但向RISA演化； ②提升指令执行速度； ③集成大容量片上FLASH存储器, 实现ISP、IAP； 近几年, 位徽控制器竞相采用FLASH存储器, 这已成趋势。因为它集成密度高、价格便宜、技术先进可以取代PROM、EPROM、OTP和EEPROM等。 ④普遮使用混合信号(数字一模拟)相混合集成技术； 用CMOS工艺将数字和模拟电路集成于同一个片上的技术已经成熟, 有力地削减了片外的附加器件, 提高了性能和缩短了产品上市时间。如片上集成12位A/D、上电复位/掉电检测、捕捉/比较、锁相环、8*8硬件乘法器, 以及USB、CAN总线接口等。 ⑤增加可联网的外设接口； ⑥追求低电压、低功耗、低价位、LPG(少腿芯片)； 降低工作电压无疑可以成平方地降低功耗。所以开始出现多电压供电的微控制器, CPU部分工作于1.5V至2.5V, 而I/O口工作于3.3V到5V。为