【RS49】毕业论文：基于16位单片机MSP430F169的数据采集系统设计.doc文档

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。

先罗列些解决办法输入接口分压电阻输入接口将和电阻分压来实现晶体管输入接口运算放大器输入接口输入接口集成电路输入接口模拟输入接口输出接口晶体管输出接口集成电路输出接口另外，专用的电平转换器如可以用作双向接口，通过软硬件的设计最终制成板，丰富实验室的建设，方便学校学生对该单片机的标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

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单片机上，扩展键盘显示接口，晶振的布局，电压转换电路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。

主要在单片机上，扩展键盘显示接口，晶振的布局，电压转换电路转换和电平转换电路以及复位电路的设计。

，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。

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部分内容简介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。

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单片机上，扩展键盘显示接口，晶振的布局，电压转换电路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图位单片机的数据采集系统具有上电复位功能由于具有极低的功耗，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，因而不会产生上电复位，同时管脚也没有足够的电平使复位，这样系统断电后立即上电，并没有被复位。

为解决这个问题，可在本系统中增加个二极管，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。

二到的接口电路的供给电压是，本系统中有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。

如果接入的电压过高，电流将会通过二极管或分离元件流转换转换键盘显示电平转换电路到仿真器复位电路晶振和供电电路串口向电源。

这些情况将引起数据丢失和元件损坏，另外用的器件来驱动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。

先罗列些解决办法输入接口分压电阻输入接口将和电阻分压来实现晶体管输入接口运算放大器输入接口输入接口集成电路输入接口模拟输入接口输出接口晶体管输出接口集成电路输出接口另外，专用的电平转换器如可以用作双向接口，它是个宽度的电平转换器，可以将个完整的端口转换为。

，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，本系统对进行了液晶显示器及结构矩阵式键盘扩展设计。

四单片机与机的串口通信设计本系统采用了和个的电解电容。

而未采用。

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位单片机的数据采集系统设计学生指导老师摘要系列单片机是美国德州仪器年开始推向市场的种位超低功耗的混合信号处理器，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，创新生产的，使系统设计人员能够在保持独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。

本系统以单片机为核心，用点阵式液晶显示芯片完成液晶显示功能，用作为电源转换芯片来为单片机提供电源，采用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公司生产的零漂移运算放大器，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接口，方便对系统进行在线编程。

本系统采用或作为串口芯片来完成单片机与机的串口通信，使用完成硬件电路的设计，使用设计各个模块的语言程序。

本系统不仅可以用于实验室的建设，方便电子爱好者对单片机的学习，还可以作为开发板，为电子技术人员提供个很好的开发平台，提高对电子仪器仪表的开发的可能性。

关键字单片机仿真器，串口芯片，。

设置全局数组停止看门狗定时器使为模块使用使能转换通道打开，采样周期为的倍，关闭内部参考电压发生器，选择内部参考电压采样信号直接源自采样定时器内部时钟源选单通道多次转换模式转换结束允许中断使能转换中断允许开始次转换进入低功耗模式存储转换结果开始新轮转换串口通信软件设计单片机的模块可实现异步通信和同步通信本装置采用异步通信模式。

串行异步通信模式通过两个引脚，即接收引脚和发送引脚与外界相连。

串行异步通信的特点如下异步模式，包含线路空闲她址通信协议。

两个移位寄存器输入移位寄存器和输出移位寄存器。

可传输位或位数据，可采用奇校验或偶校验或无校验。

从最低位开始的数据发送和接收。

可编程实现分频因子为整数或小数的波特率。

的发送和接收中断。

通过有效的起始位检测将从低功耗唤醒状态标志检测或者地址位。

用户对模块的使用是通过对硬件原理和通信协议的理解下，在系列寄存器设置之后，由硬件自动实现数据的输入输出。

本系统采用寄存器，寄存器有控制寄存器困，模块的基本操作由此寄存器的控制位决定发送控制寄存器接收控制寄存器波特率调整控制寄存器，如果波特率发生器的输入频率不是所需波特率的整数倍，带有小数，则整数部分写入寄存器，小数部分由的内容反映波特率控制寄存器波特率控制寄存器接收缓存寄存器发送缓存寄存器模块使能寄存器中断使能寄存器中断标志寄存器。

整个软件设计包括初始化设置串口中断服务程序和主处理程序，下面对各个部分程序分别进行介绍。

在初始化设置里波特率发生器的时钟源采用系统子时钟波特率设定为传输字符长度设定为位无校验线路空闲多机协议使能的和接收和发送允许接收和发送中断使能将和设置为发送和接收端口。

串口通信采用中断机制，发送数据和接收数据都采用中断方式。

当接收到数据时，设置个标志来通知主程序有数据到来，当主程序有数据要发送的时候，设置个中断标志进入中断发送数据。

接收中断服务程序从接收缓存寄存器里读取数据，将得到的数据放到个全局变量缓冲区里，然后再设置个标志来通知主程序如果有数据需要发送时，主程序设置个发送标志，并且触发发送中断，进入发送中断服务程序。

主处理程序主要是验证和处理所收到的数据，如果数据没有出错则把得到的数据传送给系统主函数进行运算，同时，要把响应信息封装完后连同响应信息长度起发送给机，如果接收数据有错则把出错信息封装完毕后连同发送数据长度起返回给机，使其重新发送数据。

从上位机发送的数据也要包含数据长度，以保证数据发送的正确性。

压力采集子程序它的主要功能是对压力进行采样，系统规定每秒采样次，单片机启动转换后，在中断方式下执行压力采集子程序，读取值，经数字滤波定量计算后，存储数据，设置转换完毕标志，以供主程序查询，实时向微机发送压力数据。

程序框图如图所示。

存储数据压力采集子程序图保护现场清除标志位转换读取值数字滤波定量计算存储数据设置标志位恢复现场干扰及其应用由于本系统用在工业生产现场，各种电磁干扰复杂，如不采用抗干扰措施，往往导致系统失效。

针对以上情况，系统在硬件和软件两方面采取了措施。

硬件措施整个装置屏蔽在铁盒内，并有良好的接地，以避免空间杂散电磁波的干扰电源部分采用电源滤波器，隔离变压器，以控制电源系统中的高次谐波的干扰电脉冲量输入采用光电耦合器隔离。

软件措施当单片机对电压进行采样时，外界干扰也会通过输入口随之而入，这样就造成数据采样的抖动，甚至出现不应该的偏差。

因此如取瞬时采样次的方法，显然不会得到满意的结果。

本系统对采样的数据进行数字滤波，具体的算法是对个采样进行次采样，三个值比较，剔除异值，取其余较接近两值的平均值做为最终采样值。

为了防止外界干扰时，发生系统失控或造成程序乱飞，程序中设置了软件陷阱。

即在非程序区，反复用„填满指机器码，这样，不论系统失控后指向哪个字节，最后都使程序转到出错处理程序中。

与微机的通信数据采集系统获取数据后，经过系列的数据处理存储编码数据压缩，需将结果传送给机进步处理。

由于处理的数据量很小，我们采用串口通信的方法进行数据传送最为简单。

全文总结在本文的最小系统中低功耗低成本是两条主线。

在低功耗设计方面，首先是选择低功耗元件，从单片机显示器放大器，都尽量选择市场上功耗最低的产品，本文选用