基于MSP430F169的多路電阻測量系統(tǒng)設(shè)計
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2．2 放大電路設(shè)計
為了保證測量的穩(wěn)定性，同時考慮到通過單片機控制的放大器的增益實現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)變，因而本系統(tǒng)采用TI公司的增益可編程儀表放大器PGA204，該放大器最大的特點是通過編程可以實現(xiàn)1，10，100，1 000的可選擇增益，具有很高的共模抑制比(115 dB，G=1 000時)，其輸入偏置電壓最大為50μV，最大偏置電流為2 nA，芯片功耗低，放大器工作電壓為僅±4．5 V，不工作時的電流僅為5 mA。增益控制很靈活，芯片的管腳A0和管腳A1控制放大器增益，與從機的I／O相連。通過在管腳A0和管腳A1輸入對應(yīng)的高電平或者低電平即可獲得相應(yīng)的增益?？删幊谭糯笃髟鲆?，實現(xiàn)了測量量程的轉(zhuǎn)換。每一路放大電路的硬件連接如圖2(b)所示。
2．3 跟隨器電路設(shè)計
為了保證恒流源的穩(wěn)定，在放大電路之后連接跟隨器電路，跟隨器電路選擇TI公司的高速精密運算放大器OPA602來實現(xiàn)，該放大器的精度較高，偏置電流僅為1 pA。具體硬件電路如圖2(c)所示。
恒流源電路由電流源電路、放大器電路和跟隨器電路組成。該恒流源所提供的電流與放大電路的增益G相關(guān)，系統(tǒng)選用模擬AVcc為參考電源，大小為3 V，放大電路G增益為1時，系統(tǒng)測量的最大電阻為3 kΩ。該恒流源電路具有結(jié)構(gòu)簡單，精度高，穩(wěn)定性強，功耗低的特點。
3 雙單片機協(xié)同工作
3．1 I2C總線
I2C總線是由Philips公司開發(fā)的用于內(nèi)部控制的簡單雙向兩線串行總線，該總線具有協(xié)議完善、支持芯片多、占有I／O口線少等優(yōu)點。I2C總線是由串行數(shù)據(jù)總線(SDA)和串行時鐘總線(SCL)組成，一個用來傳輸數(shù)據(jù)，另一個用來控制數(shù)據(jù)傳輸時鐘。該總線標準模式速度為100 Kb／s，快速模式速度可以達到400 Kb／s，高速模式可達3．4 Mb／s，I2C能在最大總線負載下實現(xiàn)100 Kb／s的速率運行，且器件連接的個數(shù)只受最大400 pF的電容限制。數(shù)據(jù)在I2C總線上的通行過程如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/194357.htm
SDA和SCL是通過一個上拉電阻與正電源連接的雙向信號線。當總線空閑時，這兩條信號線都保持高電平。當SCL線處于高電平、SDA線從高電平向低電平跳變時為起始信號；當SCL線處于高電平、SDA線從低電平向高電平跳變時為停止信號。起始條件和停止條件之間為通信傳輸?shù)倪^程。
3．2 單片機的拓撲結(jié)構(gòu)
由于MSP430F169單片機的串行通信模塊USART0可以設(shè)置成I2C模式進行工作。在多路電阻測量系統(tǒng)中，主機和從機通過各自的串行通信模塊USART0進行I2C主／從雙向通信，主機和從機都能夠接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但總線的時鐘信號SCL、起始信號、終止信號都由主機產(chǎn)生。I2C總線在實現(xiàn)時，只需將主機和從機的管腳P3．1(SDA)和管腳P3．3(SCL)相連，并將管腳設(shè)置成I2C模式，同時I2C總線必須通過兩個電阻分別將總線的SDL和S拉高。單片機的拓撲圖如圖4所示。
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