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科普知識
數(shù)據(jù)分類:
測試系統(tǒng)

MSP430單片機在測試系統(tǒng)中的應用

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:59

                   1 引言
     單片機(或微控制器)技術已滲透到生活的方方面面,廣泛應用于家用電器、通信、測試等領域。因此該技術正積極影響著人們的生活。這里給出一種基于MSP430單片機的測試系統(tǒng)設計。MSP430系列單片機是TI公司生產(chǎn)的超低功耗混合信號控制器,其靈活的時鐘源選擇可最大限度的延長電池壽命,內(nèi)部集成有豐富的外圍模塊,該系列單片機不同型號針對不同應用領域。
2 系統(tǒng)方案設計
2.1 存儲測試原理簡介
      存儲測試技術是一種70年代開始的新的測試方法。存儲測試是在對被測對象無影響或影響在允許范圍的條件下,在被測體內(nèi)放置微型數(shù)據(jù)采集與存儲測試儀,現(xiàn)場實時完成信息的快速采集與記憶,事后回收記錄儀,由計算機處理和再現(xiàn)測試信息的一種動態(tài)測試技術。
2.2 系統(tǒng)工作原理
      圖1是基于MSP430系列單片機的測試系統(tǒng)的原理框圖。該測試系統(tǒng)具有可編程設置功能,觸發(fā)信號啟動單片機進入采樣狀態(tài),以一定的采樣頻率采樣A/D轉換器數(shù)據(jù),其采樣頻率由單片機內(nèi)部的定時器確定,采樣數(shù)據(jù)通過單片機內(nèi)部12位A/D轉換器完成模數(shù)轉換,再存入存儲器。當該測試系統(tǒng)回收時,可通過RS232串口直接與計算機通信,將數(shù)據(jù)存入計算機,以便后續(xù)處理。系統(tǒng)設計時要充分考慮設計要求、所用器件性能、電磁兼容性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可操作性、工作可靠性等因素。



3 系統(tǒng)硬件設計
      系統(tǒng)硬件設計主要包括傳感器,模擬適配電路,MSP430單片機采集、存儲單元,以及接口單元等。來自于傳感器的信號經(jīng)模擬適配電路后進入單片機內(nèi)部的A/D轉換器進行轉換,然后將轉換結果由單片機的I/O口存入存儲器。采用串口異步 RS232通信接口讀取數(shù)據(jù)。測試完成后,通過計算機完成數(shù)據(jù)的通信、顯示、處理等功能。其中電源管理部分由單片機控制向存儲器和模擬電路供電,這樣可延長電池壽命。采用單片機片內(nèi)的A/D轉換器不僅降低系統(tǒng)設計的復雜性,還提高系統(tǒng)的可靠性,從而避免接口設計的復雜性,同時減小PCB 板面積。
      該系統(tǒng)與計算機采用RS232串口異步通信。系統(tǒng)采用MAX232器件實現(xiàn)單片機與計算機接口的轉換,其中在其引腳C1+、C1-、C2+、 C2-、V+ 和V-處分別連接1只0.1μF的電容實現(xiàn)充電,以滿足相應的充電泵要求。引腳T1OUT、T1IN、R1OUT和R1IN分別是 RS232轉換發(fā)送和接收的輸出與輸入引腳,可實現(xiàn)單片機的TTL電平與上位機接口電平轉換。為減小輸入端干擾,還需在該器件的電源輸入引腳處接1只 0.1 μF的電容,實現(xiàn)濾波。MAX232采用0.3~6 V的供電電壓;與計算機接口的引腳R1IN和T1OUT上的電平分別為±30 V 和±15 V,與單片機接口的引腳T1IN和R1OUT上的電平分別為-0.3 V~(Vcc為-0.3 V)和0.3 V~(Vcc為+0.3 V)。單片機采用3.3 V供電,因此MAX232的供電電壓Vcc采用3.3 V.如圖2所示。



4 系統(tǒng)軟件設計
      軟件設計也是測試系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié),軟件設計的一般過程為:明確軟件設計任務;按功能劃分程序模塊并繪出流程圖;選擇程序設計語言并編程;調(diào)試程序。
      狀態(tài)設計是根據(jù)被測對象的運動規(guī)律確定存儲測試系統(tǒng)狀態(tài)組織結構的過程。它是實現(xiàn)功能設計的關鍵,是硬件設計的依據(jù),也是建立基型存儲測試系統(tǒng)的有效手段。狀態(tài)設計可以使設計思想清晰地貫穿于設計和調(diào)試的始終,可以不同程度的簡化原本復雜的設計過程。
      系統(tǒng)的狀態(tài)轉換:系統(tǒng)接通電源后,單片機處于知更狀態(tài),等待采樣開始信號,此時系統(tǒng)處于超低功耗狀態(tài),消耗的電流僅約1μA。觸發(fā)信號到來后,系統(tǒng)開始循環(huán)采樣,采樣完畢,存儲器計滿數(shù)據(jù)后,就停止采樣進入低功耗的等待讀數(shù)狀態(tài)。在等待讀數(shù)狀態(tài)時,接讀數(shù)端口,當單片機的I/O端口接收到計算機發(fā)送的上升沿后,就開始向計算機發(fā)送數(shù)據(jù),即先從存儲器中將數(shù)據(jù)讀人單片機,然后再由單片機的串口發(fā)送給計算機,發(fā)送完畢后再次進入低功耗狀態(tài)。圖3 是系統(tǒng)狀態(tài)圖。 



5 測試結果
      系統(tǒng)測試實驗由信號發(fā)生器給出頻率為1 Hz的正弦波,數(shù)據(jù)采集完畢后讀數(shù)情況如圖4所示。系統(tǒng)完全實現(xiàn)觸發(fā)和采樣過程。圖4是通過實驗得到的單通道測試波形圖,得到的輸出與所給的輸入信號完全一致,充分說明此方案是可行的。


6 結束語
      采用MSP430系列單片機設計測試系統(tǒng),利用MSP430系列單片機內(nèi)部提供的12 bit的A/D轉換器進行數(shù)據(jù)采集,這種方式大大簡化電路設計,并能使測量結果達到較高精度;而且由于MSP430系列單片機超低功耗的設計,使測試系統(tǒng)具有體積小,低功耗,抗干擾能力強,無引線等特點。

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