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0;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,在单片机家族的众多成员中,MSP430系列单片机以其优越的性能,及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.目前,可用于MSP430系列单片机开发的硬件越来越多,与其配套的各类开发系统,各种软件也日趋完善,因此,可以极方便地利用现有资源,开发出用于不同目的的各类应用系统.单片机最小系统是在以MSP430单片机为基础上扩展,使其能更方便地运用于各种系统中,不仅具有控制方便,组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高系统的性能技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量.MSP430系列单片机以其功能强,体积小,可靠性高,造价低和开发周期短等优点,成为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件,在工业生产中称为必不可少的器件,尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大.
主攻方向:
本课题设计主要在MSP430单片机上,扩展键盘显示接口,晶振的布局,电压转换电路,A/D,D/A转换和电平转换电路以及复位电路的设计.通过软硬件的设计最终制成PCB板,丰富实验室的建设,方便学校学生对该单片机的学习和应用.
五、主要研究内容需重点研究的关键问题及解决思路
本系统的主要设计框图如下图一:
图一,16位单片机MSP430F169的数据采集系统
(一)具有上电复位功能
由于MSP430具有极低的功耗,如果系统断电后立即上电,系统中电容所存储的电荷来不及释放,此时系统电压不会下降到最低复位电压,因而MSP430不会产生上电复位,同时RET/NMI管脚也没有足够的电平使MSP430复位,这样系统断电后立即上电,MSP430并没有被复位.
为解决这个问题,可在本系统中增加一个二极管,这样断电后存储在复位电容中的电荷就可以通过二极管释放,从而加速电容放电,二极管的型号可取IN4008.
(二)MSP4303V到5V的接口电路
MSP430的供给电压是3V,本系统中有5V的逻辑器件和数字器件在使用,即本系统中存在不同电源电压逻辑器件的接口问题,具体存在如下三个问题:
第一是加到输入和输出引脚上的最大允许电压的限制问题,
第二是两个电源间电流的互串问题,
第三是必须满足的输入转换门限电平问题.
器件对加到输入脚或输出脚的电压通常是有限制的.这些引脚有二极管或分离元件接到Vcc.如果接入的电压过高,电流将会通过二极管或分离元件流向电源.
这些情况将引起数据丢失和元件损坏,另外用5V的器件来驱动3V的器件有很多不同情况,各种电路间的转换电平也存在不同情况.驱动器必须满足接收器的输入转换电平,并要有足够的容限保证不损坏电路元件.
先罗列一些解决办法:
输入接口:
分压电阻输入接口,
将MSP430和电阻分压来实现,
晶体管输入接口,
运算放大器输入接口,
ULN2003A输入接口,
集成电路输入接口,
模拟输入接口,
输出接口:
(1)晶体管输出接口,
(2)集成电路输出接口,
另外,专用的电平转换器如SN74LVC4245可以用作双向I/O接口,它是一个8Bit宽度的电平转换器,可以将一个完整的MSP430I/O端口转换为5V.,
(三)键盘电路,显示功能
为了便于人员操作,使仪器系统有良好的人机交互界面,本系统对MSP430进行了LCD液晶显示器及4×4结构矩阵式键盘扩展设计.
(四)单片机与PC机的串口通信设计
本系统采用了MAX3221EAE(3.3V)和5个0.1μf的电解电容.而未采用MAX232(5V).串口电平转换电路如下图二所示.
图二,串口电平转换电路原理图
(五)对所设计的电路系统进行安装和调试
(六)软件的编写用C语言实现
六,完成毕业设计所必须具备的条件及解决方法
工具书,实验设备和实验环境,计算机一台,相关实验元器件.
七,工作的主要阶段,进度与时间安排
八,指导教师审查意见
基于16位单片机MSP430F169的数据采集系统设计
学生:指导老师:
【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(MixedSigna1Proessor),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TPS76330作为电源转换芯片来为MSP430单片机提供电源3.3V,采用4×4矩阵键盘作为人机交互接口,在模拟信号采集和输出模块中运用TI公司生产的OPA333零漂移运算放大器,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,方便对系统进行在线编程.本系统采用MAX3221EAE(3.3V)或SP3220作为串口芯片来完成单片机与PC机的串口通信,使用Protel99SE完成硬件电路的设计,使用IAREmbeddedWorkbench3.41设计各个模块的C语言程序.
本系统不仅可以用于实验室的建设,方便电子爱好者对MSP430单片机的学习,还可以作为开发板,为电子技术人员提供一个很好的开发平台,提高对电子仪器仪表的开发的可能性.
【关键字】:MSP430单片机,OPA333,JTAG仿真器,MAX3221EAE(SP3220)串口芯片,TPS76330.
MSP430F169-basedsingle-chip16-bitdataacquisitionsystemdesign
【Abstract】
TheMSP430MCUispushedtowardmarketin1996ofakindof16ultra-low-powermixedsignalprocessorbytheTexasInstrument(TI),whichprovidestheultimatesolutionforbattery-poweredmeasurementapplications.Usingleadershipinbothmixed-signalanddigitaltechnologies,TIhascreatedtheMSP430whichenablessystemdesignerstosimultaneouslyinterfacetoanalogsignals,sensorsanddigitalponentswhilemaintainingunmatchedlowpower.
ThecorepartofthissystemisaMSP430single-chipputer.ItusesLCD12864topletefunctionofdisplay.TPS76330isusedasapower-conversionchipforMSP430MCUtoprovidepower(3.3V).Ituses4×4matrixkeyboardasinteractiveinterface.Intheanalogsignalacquisitionandoutputmodule,thissystemusestheproductionofTI'sOPA333whichiszerodriftoperationalamplifier.OPA333isbinedwithhigh-precisionproduct,micro-powerconsumptionandsmallpackage.OPA333enlargesanalogsignalandreducesunwantedsignalinterferenceimprovingthestability.ThesimulationofthesysteminterfaceisJTAGinterface.ItisConvenienttoprogramon-line.ThesystemusesMAX3221EAE(3.3V)asaserialchiptopletetheMCUandPC'sserialmunication.ThesystemusesProtel99SEtofinishthedesignofthehardwarecircuitandusesIAREmbedbedWorkbench3.14todesignClanguageforallmodules.
ThissystemnotonlycanbeusedfortheconstructionofthelaboratoryforE-loverstolearnMSP430MCUeasily,butalsocanbeusedasdevelopmentboardwhichprovideagooddevelopmentplatformforelectronictechnologystaff.Itenhancesthepossibilityofthedevelopmentofelectronicinstrumentation.
【Keywords】MSP430MCU,OPA333,J
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