MSP430電路圖集錦：創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維

　　MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號(hào)處理器。稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。下面一起來看看基于MSP430的設(shè)計(jì)電路圖集錦。

　　1、采用MSP430單片機(jī)的可穿戴式血糖儀電路

　　介紹了一種便攜式血糖儀的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)主要從低功耗及精確性的角度出發(fā)，以MSP430系列單片機(jī)為核心，葡萄糖氧化酶電極為測試傳感器，較快地測試出血糖濃度。此外，所設(shè)計(jì)的血糖儀還具有儲(chǔ)存功能，有助于用戶查看血糖濃度歷史值和變化趨勢(shì)。

　　血糖測試電路：在酶電極兩端滴入血液后，會(huì)產(chǎn)生自由電子。由于電極兩端存在激勵(lì)電壓，就會(huì)有定向電流流過電極。該激勵(lì)電壓是由ADC模塊提供的1.5V穩(wěn)壓通過電阻分壓而產(chǎn)生的，大約在300mV左右，它能產(chǎn)生μA級(jí)別的定向電流。由于A/D轉(zhuǎn)換模塊測量的是電壓，所以需要將該定向電流轉(zhuǎn)換成電壓，并且進(jìn)行一定的放大。本系統(tǒng)采用圖2所示的電路來實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換和放大。運(yùn)算放大器LM358的反相端連接血糖試紙上的 酶電極，當(dāng)有血液滴入時(shí)，該電極與地之間為等效電阻Rx，流過該電阻的電流正比于血液中的血糖濃度值。

　　MSP430的A/D模塊輸出1.5V的穩(wěn)壓通過R2 和R3分壓，產(chǎn)生300mV的激勵(lì)電壓，該電壓通過運(yùn)放的正端加到電極兩端。R4起到反饋放大的作用，它將運(yùn)放的輸出范圍限定在A/D模塊的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)。在PCB板布線時(shí)，由于運(yùn)放輸出和MSP430的ADC模塊輸入I/O口之間的走線比較長，為了確保測量值的準(zhǔn)確，需要對(duì)測試電壓進(jìn)行濾波，C21就是用來起濾波作用的，以減少走線過長所引入的外來干擾對(duì)血糖測試的影響。而運(yùn)放直接接電容負(fù)載容易引起輸出震蕩，R14的作用就是隔離運(yùn)放和電容。由于電阻 R14上會(huì)有電流流過，這樣電阻兩端就有壓降存在，電壓信號(hào)會(huì)受此影響而變化，為了不影響血糖測試的精度，R14 的值不能取得過大。跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取50Ω。

　　溫度檢測電路：由于血糖測試是利用生物電化學(xué)反應(yīng)，而影響該反應(yīng)的重要因素是溫度。在不同的溫度下，葡萄糖氧化酶的活性不同。即使是相同血糖濃度的血液，采用相同的激勵(lì)電壓，在不同溫度下，由葡萄糖氧化酶氧化產(chǎn)生的電流大小也不同。所以需要根據(jù)溫度進(jìn)行補(bǔ)償以獲得正確的血糖濃度值。當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，葡萄糖氧化酶就會(huì)完全失去活性，此時(shí)血糖儀需要給出報(bào)警，提示用戶儀表不能在該溫度下進(jìn)行操作，避免得出錯(cuò)誤的檢測值。溫度測試電路如圖3所示。

　　圖中，R9是熱敏電阻ET833，該電阻具有負(fù)溫度特性。 R10是阻值為83k Ω的高精電阻。R9上 端接的是由MSP430的A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的1.5V穩(wěn)壓，由 于該1.5V穩(wěn)壓也是 A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓，因此這種接法能夠消除A/D參考電壓抖動(dòng)所引起的轉(zhuǎn)換誤差。血糖儀正常工作時(shí)，通過測得P6.1端口的電壓，計(jì)算出熱敏電阻 R9的大小，然后根據(jù)ET833的特型曲線，推算出溫度值，以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路：為了方便用戶能隨時(shí)查看血糖的變化情況，本血糖儀具有存儲(chǔ)血糖值的功能。用戶不僅能查詢每次測量的歷史值，還能夠查詢最近28d內(nèi)的血糖值的變化趨勢(shì)，根據(jù)血糖變化趨勢(shì)，制定正確的用藥方式，達(dá)到控制血糖濃度的目的。

　　本系統(tǒng)最多能夠存儲(chǔ)1000個(gè)歷史數(shù)據(jù)，每個(gè)歷史數(shù)據(jù)需要8B來保存，數(shù)據(jù)包含血糖值濃度及測試日期這兩個(gè)信息，這樣就需要8000B的存儲(chǔ)空間。 24LC64是微芯公司出產(chǎn)的一片E2 PROM芯片，能夠存儲(chǔ)8KB，因此選取一塊24LC64芯片即足夠。E2 PROM和單片機(jī)之間的具體接線方式如圖所示，P4.0～P4.3都是MSP430的數(shù)字I/O口。P4.1是寫保護(hù)引腳，用來避免由于外部干擾或者程序出錯(cuò)對(duì)EPROM的誤寫操作。P4.2和P4.3是24LC64和MSP430進(jìn)行通信的連接口。P4.0用于對(duì)24LC64供電，利用I/O口對(duì)該芯片供電的目的是為了降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的整體功耗，此外，還節(jié)省了電子開關(guān)，降低了成本，有利于布線。

　　2、基于MSP430便攜式心率測量系統(tǒng)電路

　　HRV測量系統(tǒng)與常見的健身設(shè)備心率測量系統(tǒng)相似。測量心率的常用技術(shù)有兩種：一種基于心電圖 （EKG），另一種則基于光脈沖拾波器（如同在脈搏血氧計(jì)系統(tǒng)中那樣）。EKG是最常用的技術(shù)，因?yàn)樗谌魏吻闆r下都能夠?yàn)榕浯髡咛峁┛煽康男阅埽还苡脩籼幵诤畏N狀態(tài)（例如：搖動(dòng)或休息）都不受影響。這種系統(tǒng)需要將電極連接至用戶的胸部或手臂。EKG易于開發(fā)且能連續(xù)工作，主要是因?yàn)镋KG信號(hào)的幅度通常為1 mV。借助新式低成本電子器件，對(duì)該過程的操控已變得的相當(dāng)簡單。在現(xiàn)用的EKG型心率測量設(shè)備中，胸帶運(yùn)動(dòng)手表是一個(gè)很好的例子。簡單地說，心率變異性分析就是記錄心率并計(jì)算其隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。就個(gè)體而言，在身體完全放松的狀態(tài)下HRV幾乎或完全沒有。

　　該電路可輕松擴(kuò)展以執(zhí)行HRV測量。計(jì)算HRV的另一種方法是采用常常和脈搏血氧計(jì)一起使用的技術(shù)來測量心率。圖4為基于脈搏血氧計(jì)技術(shù)的光脈沖拾波器系。

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　　3、基于MSP43O和Zigbee的無線抄表終端電路

　　介紹了一種以MSP430F149單片機(jī)為核心的，基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的無線抄表終端。具體闡述了該終端的主要特點(diǎn)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)具有運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各類水、電、氣表終端無線集中抄表中，具有良好的應(yīng)用前景。

　　電路原理：核心處理器采用TI公司的MSP430F149單片機(jī)。為實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，電路中采用高速和低速兩個(gè)晶振，由高速晶振產(chǎn)生頻率較高的MCL-K，以滿足 CPU高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的要求，在不需要CPU工作時(shí)關(guān)閉高速晶振，由低速晶振產(chǎn)生頻率較低的ACLK，運(yùn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘。日歷時(shí)鐘芯片采用PHILIPS公司的 PCF8563。此芯片支持IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍1．0V～5．5V，在3．0V供電條件下，工作電流和休眠電流的典型值都為0．25μA，能記錄世紀(jì)、年、月、日、周、時(shí)、分、秒，具有定時(shí)、報(bào)警和頻率輸出功能。存儲(chǔ)器采用復(fù)旦微電子的FM24C04。此芯片是兩線制串行EEPROM，兼容IIC總線接口，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有較寬的工作電壓范圍2．2V～5．SV，在3．0V供電條件下，額定電流為 1mA，休眠電流典型值為5 μA，在掉電情況下，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)能保存100年。

　　MSP430F149在硬件上具有2路TTL電平的串行接口，一路經(jīng)SP3485芯片轉(zhuǎn)換成RS485串行接口后與連接在其底層的數(shù)字電能表通信，另一路直接與CC2430進(jìn)行通信。RS485總線被目前的絕大多數(shù)數(shù)字電能表所支持，其采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信，具有極強(qiáng)的抗共模干擾能力，信號(hào)可傳輸上千米，并且支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。而符合Zigbee協(xié)議的CC2430芯片支持TTL電平的串行接口，所以無須進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，就可以與核心處理器進(jìn)行通信。本終端在設(shè)計(jì)的過程中所有器件的選型都考慮了低功耗要求，即使使用電池供電，每次更換電池也至少可以使用兩年。并且選用的元器件都支持3．3V電壓，全部電路只需要單一電源就可以穩(wěn)定運(yùn)行。 圖1是本終端的硬件原理圖，省略掉了電源穩(wěn)壓電路、濾波電路和一些外圍元件。圖中的LED1、LED2、LED3分別用于指示接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

　　4、一種采用MSP430F2274無線充電電路

　　采用MSP430F2274超低功耗單片機(jī)作為無線傳能充電器的監(jiān)測控制核心，通過開關(guān)選擇充電的速度，實(shí)現(xiàn)快速充電和常態(tài)充電功能，電能充滿后給出充滿提示且自動(dòng)停止充電。無線充電系統(tǒng)主要采用電磁感應(yīng)原理，通過線圈進(jìn)行能量耦合實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。系統(tǒng)工作時(shí)輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用24V直流電端直接為系統(tǒng)供電。當(dāng)接收線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí)，在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓，當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振，電壓達(dá)最大值，具有最好的能量傳輸效果。通過2個(gè)電感線圈耦合能量，次級(jí)線圈輸出的電流經(jīng)接受轉(zhuǎn)換電路變化成直流電為電池充電。交直流輸入采用單刀雙閘繼電器，交流上電常開閉合，常閉打開實(shí)現(xiàn)交流優(yōu)先，交流斷電繼電器斷電， 常閉閉合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在切換時(shí)，時(shí)間很短，C1可提供一定時(shí)間的電量，可以實(shí)現(xiàn)不斷電切換，不影響充電。

　　5、基于MSP430單片機(jī)的數(shù)控直流電流源電路

　　系統(tǒng)硬件以MSP430F2274單片機(jī)為核心，外圍包括電源模塊、數(shù)碼管顯示模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊及恒流源模塊。

　　電源原理：穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，a 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓U2變換成脈動(dòng)電壓U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。b 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓U4受負(fù)載、輸入電壓和溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓U0。

　　圖3.4 ±12V電源電路圖

　　圖3.4中電路提供+12 V的電源；主要用于LM1117，再由LM1117產(chǎn)生3.3V的電壓作為MSP430F2274的工作電壓。

　　圖3.5 +5V電源原理圖

　　圖 3.5中提供的+5V的電源用于LM358 。 由于要求輸出的電流最大值為2000mA，而且主要電流從它通過，所以要用大電容，本設(shè)計(jì)采用兩個(gè) 2200UF 50V的電容并聯(lián)（同時(shí)為了減小紋波系數(shù)本設(shè)計(jì)在兩個(gè)電容之間接入有源濾波電路），由于的LM358的耐壓值最大可達(dá)42V，所以 LM358可以安全工作 。

　　D/A電路模塊

　　利用MSP430單片機(jī)的通用I/ O口（ P1口）與TLC5615構(gòu)成的DAC電路如圖3.6所示。分別用P1.0、P1.2模擬時(shí)鐘SCLK和片選CS，待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)從P1.1輸出到TLC5615的數(shù)據(jù)輸入端DIN。

　　圖3.6 硬件連接圖

　　恒流源電路

　　方案一：本設(shè)計(jì)在起初利用圖3.7所示 恒流源電路 ， 運(yùn)放的輸出端通過三極管與反向輸出端相連，構(gòu)成負(fù)反饋電路，由于運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運(yùn)放的輸入電阻無窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即Ui=Ui，又由于三極管的發(fā)射極Ii=Ui/R1與集電極電流Io僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即Ii=Io。因此可以通過改變同相輸入端的電壓來調(diào)整輸出電流Io的大小。

　　圖3.7 方案一恒流源電路原理圖

　　方案二：輸出電流采樣電路是采用取采樣電阻兩端的電壓差，根據(jù)I=V/R 換算得到電流值的。圖3.8是數(shù)控電流源的恒流源電路。 LM358和晶體管 Q1、Q2組成電壓－電流轉(zhuǎn)換器，U1A、U1B和電阻R1－R8利用D/A的輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓進(jìn)行數(shù)控。LM358主要功能是可以實(shí)現(xiàn)V/I轉(zhuǎn)換。 TIP42C（10A）是大功率PNP三極管，主要功能是實(shí)現(xiàn)功率放大。輸出電流采樣電路是采用取采樣電阻兩端的電壓差，根據(jù)I=V/R 換算得到電流值的。電路原理圖如圖3.8所示。通過對(duì)電阻R9兩端的電壓值進(jìn)行采樣，經(jīng)過運(yùn)算放大器送入片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于R9是2歐姆，所以可以測量 0～2000mA的電流范圍。R9兩端的電壓在0～4V的范圍內(nèi)變化，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精度要求。

　　圖3.8 方案二恒流源電路原理圖

　　數(shù)碼管顯示電路

　　本題采用ZLG7289來控制按鍵，控制4個(gè)鍵和四個(gè)數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)20～2000mA電流的輸入。數(shù)碼管顯示電路圖如圖3.9所示。利用ZLG7289本身的特性可以串行接口無需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng)LED，各位獨(dú)立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性，循環(huán)左移/ 循環(huán)右移指令，具有段尋址指令方便控制獨(dú)立 LED，并且有4 鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路，完全達(dá)到題目所提及的要求。

　　圖3.9 數(shù)碼顯示管電路圖

　　本系統(tǒng)是一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源系統(tǒng)。采用單片機(jī)作為核心，輔以帶反饋?zhàn)苑€(wěn)定的串調(diào)恒壓源，可以連續(xù)設(shè)定電流值。由D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615、 ZLG7289、中文字庫液晶顯示塊、放大電路和大功率調(diào)整電路組成。通過獨(dú)立鍵盤輸入給定值，由D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)D/A輸出電壓作為恒流源的參考電壓，利用晶體管平坦的輸出特性得到恒定的電流輸出，最后用中文液晶顯示輸出。其中單片機(jī)選用美國TI公司的MSP430F2274作為控制核心，利用閉環(huán)控制原理，加上反饋電路，使整個(gè)電路構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)。數(shù)控直流電流源以單片機(jī)MSP430F2274為控制核心，由D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615、ZLG7289、中文字庫液晶顯示塊、放大電路和大功率調(diào)整電路組成。通過4位鍵盤輸入給定值，由D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)D/A輸出電壓作為恒流源的參考電壓，以LM作為電壓跟隨器，利用晶體管平坦的輸出特性得到恒定的電流輸出，最后用中文液晶顯示輸出。

　　6、基于MSP430F449的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和USB串行通信電路

　　MSP430F449是MSP430系列中的一種，MSP430系列是一種具有集成度高，功能豐富、功耗低等特點(diǎn)的16位單片機(jī)。它的集成調(diào)試環(huán)境 Embedded Workbench 提供了良好的C語言開發(fā)平臺(tái)。設(shè)計(jì)中基于程序的復(fù)雜性和程序容量大的要求選擇了MSP430F449，這款芯片具有64K程序存儲(chǔ)器，可以滿足大部分復(fù)雜控制的需要；它的封裝100－PIN QFP具有良好的互換性，與MSP430F437 、MSP430F435等芯片具有完全一致的管腳可以在程序量上進(jìn)行合理選擇。

　　CP2102是USB到UART的橋接電路，完成USB數(shù)據(jù)和UART數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，電路連接簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠，把下位機(jī)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)格式，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，在上位機(jī)上通過運(yùn)行該芯片的驅(qū)動(dòng)程序把USB數(shù)據(jù)可以按照簡單的串口進(jìn)行讀寫操作編程簡單，操作靈活。

　　圖1 MSP430F449 接口原理圖

　　以上是MSP430F449與EEPROM以及CP2102的接口原理圖，本文重點(diǎn)在于介紹數(shù)據(jù)采集過程完成以后的數(shù)據(jù)存貯和數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)的采集多種多樣，可以經(jīng)過片內(nèi)的ADC轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬量進(jìn)行采集，也可以通過獨(dú)立的端口控制線對(duì)特殊的傳感器比如溫度傳感器、壓力傳感器等進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這不作為本文介紹的內(nèi)容。本文主要是針對(duì)不同的采集過程完成后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸處理。

　　7、MSP430和nRF905的無線數(shù)傳系統(tǒng)電路

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　MSP43O的USART模塊可通過寄存器配置為通用異步串行口或SPI模塊功能，這里配置為SPI模塊。本系統(tǒng)選用的MCU是MSP430F133，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)把MCU的SPI接口和nRF905的SPI接口相連即可，另外再選幾個(gè)I／O口連接aRF905的輸入輸出信號(hào)，如圖1所示。

　　對(duì)于初次接觸無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，因其射頻部分的元件采購、焊接和調(diào)試比較麻煩，可以選用PTR8000模塊。該模塊內(nèi)核使用nRF905，硬件電路已經(jīng)焊好，使用起來相對(duì)方便一些。

　　8、基于MSP430單片機(jī)的稱重式液位儀電路

　　V/F轉(zhuǎn)換電路模塊

　　如圖2所示，輸入電壓經(jīng)射隨器UD1A從LM331的7腳輸入，電阻RD7 可以抵消6腳的偏流影響，從而減小頻率誤差，為了減少LM331的增益誤差和由RD10、RD11、CD2引起的偏差，RD13選用51K電阻CD1為濾波電容。當(dāng)6腳和7腳的RC時(shí)間常數(shù)相匹配時(shí)，輸入電壓的階躍變化將引起輸出頻率的階躍變化，如果CD3比CD1大的多那么輸入電壓的階躍變化可引起輸出頻率的瞬間停止，6腳的電阻和電容可以差生滯后效應(yīng)，以獲得良好的線性度。

　　圖2 V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖

　　液位檢測及控制電路模塊

　　系統(tǒng)通過壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)采集，采集到的信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)放大。放大后的信號(hào)送入V/F進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換，將其輸出的頻率信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)接至MCU的P2.4腳，由MCU對(duì)其進(jìn)行處理后，將其轉(zhuǎn)換成液位值，并根據(jù)液位設(shè)定值和上、下限值控制相應(yīng)的電磁閥，使容器內(nèi)液位高度與設(shè)定值保持一致。為便于電路的調(diào)試和觀察，每個(gè)電磁閥都設(shè)有工作狀態(tài)指示燈，表明當(dāng)前是出液閥還是進(jìn)液閥正在工作。其控制電路見圖3。

　　圖3 液位測量及控制電路

　　9、MSP430的低功耗儀表系統(tǒng)電路

　　本儀表系中選用的是MSP430芯片。MSP430系列的主要特征有：超低能耗的體系結(jié)構(gòu)大大延長了電池壽命;適用于精密測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)擦寫代碼、分塊擦寫和數(shù)據(jù)載入。MSP430系列是一款具有精簡指令集的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。

　　電源電路模塊

　　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門的電源模塊來供電的。由于MSP430型單片機(jī)是低功耗的單片機(jī)，采用3V供電，要用專用的電源模塊來對(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

　　放大與濾波模塊

　　我在該低功耗系統(tǒng)的輸入通道中采用的前置放大器是TI公司的OPA349。輸入通道電路如圖3所示，該電路除了放大功能，還能具有濾波功能，消除無關(guān)的交流分量。

　　圖3 放大與濾波電路圖

　　RS-485通訊電路模塊

　　通訊模塊是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分梁。控制器通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及有關(guān)信息的上傳和基本參數(shù)、控制命令等的接收，設(shè)計(jì)一個(gè)較成功的通信電路將直接影響到控制器的調(diào)試、功能發(fā)揮及其通用性。

　　圖4 RS-485串行通訊

　　圖4為RS-485通訊接口電路，單片機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過RS485收發(fā)器NAX485，由單片機(jī)的USARTI發(fā)送和接收。通訊方式為半雙工，由單片機(jī)的P3.5口控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，RS-485為+5V單獨(dú)供電，采用高速光耦與其他電源完全隔離，不共地。由于傳輸線較長而且現(xiàn)場可能有電磁干擾，所以在傳輸線上并聯(lián)瞬變電壓抑制器TVSC，串聯(lián)熔斷器，并且傳輸線使用帶屏蔽層的電纜。