基于MSP430的低功耗儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

　　在科學(xué)技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)高度發(fā)達(dá)的今天,智能測(cè)試儀器與儀器儀表系統(tǒng)發(fā)展迅速,被測(cè)對(duì)象的跨度既廣泛又具有多樣性。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展使儀器儀表的發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階,傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備被智能化儀器所取代。智能化儀表的兩個(gè)主要的發(fā)展方向是大型自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和便攜式低功耗智能儀表,功率問(wèn)題也就成為電路設(shè)計(jì)所需考慮的重要因素之一。在本文中,我將提出一種基于MSP430的通用型低功耗儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該低功耗系統(tǒng)與不同的傳感器相結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理,并具備鍵盤(pán)輸入與LCD顯示功能,能適合各種工作場(chǎng)合。

2 低功耗儀表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　本儀表系中選用的是MSP430芯片。MSP430系列是一款具有精簡(jiǎn)指令集的16位超低功耗混合型單片機(jī)。它包含馮諾依曼結(jié)構(gòu)尋址方式（MAB）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式（MDB）的靈活時(shí)鐘系統(tǒng),由于含有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地址映射和數(shù)字模擬外圍接口的CPU,MSP430為混合信號(hào)應(yīng)用需求提供了解決方案。

　　MSP430系列的主要特征有:超低能耗的體系結(jié)構(gòu)大大延長(zhǎng)了電池壽命;適用于精密測(cè)量的理想高性能模擬特性;16位RISC CPU為每一時(shí)間片處理的代碼段容量提供新的特性,系統(tǒng)可編程的Flash存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦寫(xiě)代碼、分塊擦寫(xiě)和數(shù)據(jù)載入。圖3-1給出了電能表的硬件框圖:

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

　　圖1中的硬件按功能可分為數(shù)據(jù)采集、放大與濾波、單片機(jī)、鍵盤(pán)、LCD顯示、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、DAC、報(bào)警、看門(mén)狗電路、RS485通信和電源管理等功能模塊。

　　2.2 模塊設(shè)計(jì)

　　2.2.1電源模塊設(shè)計(jì)

　　在整個(gè)系統(tǒng)中,我用到了±5V、±12V, 2.5V, 3V。對(duì)于±5V和±12V這兩組電壓是采用專(zhuān)門(mén)的電源模塊來(lái)供電的。由于MSP430型單片機(jī)是低功耗的單片機(jī),采用3V供電,要用專(zhuān)用的電源模塊來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電。單片機(jī)的供電模塊是德州儀器公司的TPS76301,這個(gè)電源模塊是表面貼片式的,輸出電壓連續(xù)可調(diào),可以輸出1.6-5.0V的電壓。只有5個(gè)管腳。它可以提供l50mA的電流,輸出電壓的應(yīng)用電路如圖2所示。

圖2 TPS76301的應(yīng)用電路