【正文】 信號經(jīng)過 LM331 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 20 頻率電壓變換芯片后 ,產(chǎn)生的信號 Vo 為 O． 22～ 2． 22 V,為符合 200 Hz～ 2 kHz對應于 1～ 5 V,故需對 Vo進行調理 ,方案中的運算電路如圖 4(b)所示。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。典型負載調整率 %。此外，還具有調壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點。 通過上位機可對單片機的采樣模式進行控制 ,即循環(huán)采集和固定通道采集 2種模式 ,實現(xiàn)了遠端可控的數(shù)據(jù)采集。 (DTE、 DCE 引腳定義相同 ) 2． RS232 的接口電路 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 25 圖 8RS232接口電路 3． RS232 接口引腳定義 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 26 RS232 接口是 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會 （ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。 （ 3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。標準指出 DTE應該擁有一個插頭 (針輸出 )， DCE擁有一個插座 (孔輸出 )。單片機及外圍電路如圖 5所示 ,即為系統(tǒng) MCU板的電路原理圖。 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 22 LM117/LM317 至 37V 連續(xù)可調。保證 輸出電流。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。圖 4 為采用 A／D824 設計的信號放大整形及調理電路。從而實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉換。本系統(tǒng)中的所設計的頻率電壓變換 電路如圖 3 所示。 通過以上分析可知，改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。單電源供電時，將引腳 11接地， 6腳接 +VCC，其值為 10～ 30V；可雙電源供電時，引腳 11 接 VEE，引腳 6 接 +VCC，它們的值為177。 通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊 協(xié)議， 可以有 RS232 的串口通訊，或者采用 RS485 串行通訊，當用計算機和 PLC通訊的時候不但可以采用傳統(tǒng)的 D 形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的 PROFIBUSDP 通訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實現(xiàn) PLC 和上位機的通訊。一般是 PLC/單片機之類的。例如：用于各種機床控制、電機控制、工業(yè)機器人、各種生產(chǎn)線、各種過程控制、各種檢測系統(tǒng)等。 4． 可以很方便地實現(xiàn)多機和分布式控制。 ● MSP430 系列單片機由 CPU、存儲器和外圍模塊組成，這些部件通過內部地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線相連構成單片微機系統(tǒng)。有程序存儲器和數(shù)據(jù) 存儲器。 模擬板 串口收發(fā) MCU 板 MSP430 單片機的選擇 系列的內部結構和概述 ● 16 位 CPU 通過總線連接到存儲器和外圍模塊。 第三章 硬件電路的設計，分兩個小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹了控制電路的設計包括主控機 MSP430 的選擇及相關介紹以及上位機的選擇及介紹。 MSP430 系列單片機是由TI公 司開發(fā)的 16位單片機 ,其突出特點是強調超低功耗 ,非常適合于各種功率要求低的場合。接觸屏幕，筆式輸入、射頻識別、磁條卡、智能卡識讀器和語音識別器正成為常規(guī)的輸入技術。在許多情況下，這種所謂的專汀勝的系統(tǒng)實際上是將標準的程序減去一些特殊的指令，再加上一些特殊的程序而已。 便攜式數(shù)據(jù)采集器的絕大多數(shù)，目前可在資料存儲或實時操作的形式下工作，其中一些可以從一種形式轉化成另一種形式。隨著電子元件技術的不斷發(fā)展，便攜式數(shù)據(jù)采集器的配置情況越來越高檔，使得它具備了更強的擴展性、替換性和易用性，節(jié)省操作人員的工作時間，提高工作效率。下面是我們根據(jù)本次產(chǎn)品評測的結果，對便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展趨勢所做的初步分析和預測。 (3)對首讀率的要求 首讀率是數(shù)據(jù)采集器的一個綜合性指標，它與條碼符號的印刷質量、譯碼器的設計和掃描器的性能均有一定 關系。如應用在比較大型的、立體式倉庫，由于有些商品的存放位置較高，離操作人員較遠，我們就應當選擇掃描景深大，讀取距離遠，且首讀率較高的采集器。廠家要加大資金的投入，努力擴大生產(chǎn)規(guī)模，向 規(guī)模要效益。這一特殊情況很明顯的說明我國在便攜式數(shù)據(jù)采集器的推廣。隨著條碼技術的推廣，商品采用條碼的比例將逐年遞增，為商家提供了充足的數(shù)據(jù)源，以確保便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的順利使用。 目前，國內、外有不少可以借鑒的成功實例，管理、技術的發(fā)展比較成熟。 這是因為 實行難度小。品種雜，使得商場員工的勞動強度變得很大，工作起來十分辛苦。由于計算機的存儲量大，運行 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 4 速度快，使許多繁雜的數(shù)據(jù)處理工作變得方便。包括數(shù)據(jù)源、條碼閱讀器、計算機及應用軟件等。但我國 現(xiàn)階段存在著這樣兩個主要問題。在這次市場調查活動中，特別值得一提的是在為數(shù)不多的實現(xiàn)庫存 (盤點 )電子化的 商場中，他們的一個共同點就是都采用了便攜式數(shù)據(jù)采集器來進行庫存的電子化盤點。尤其是在商品庫存 (盤點 )電子化的應用領域，國外已經(jīng)取得了很好的成績，并得到迅 速推廣。目前，在世界各國從事條碼技術及其系列產(chǎn)品的開發(fā)研究、生產(chǎn)經(jīng)營的廠家達幾千家，產(chǎn)品的品種近萬種，已經(jīng)推出了能存儲上萬個條碼信息的便攜式數(shù)據(jù)采集器，并廣泛應用于倉庫管理、商品盤點以及各種野外作業(yè)上。這里我們主要談談便攜式數(shù)據(jù)采集器。而條碼技術的迅速崛起，作為一種革命性的高新技術為人們普遍接受，正是因為它通過數(shù)據(jù)采集器這一 “ 利器 ” ，提供了快速、準確地進行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，解決了由于計算機數(shù)據(jù)人工輸入速度慢、錯誤率高等造成的 “ 瓶頸 ” 難題。系統(tǒng)由集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 現(xiàn)場模擬產(chǎn)生一正弦波信號并通過 LM331 實現(xiàn)頻率到電壓的變換 ,從而供給單片機進行數(shù)據(jù)采集。對設計中的幾個主要技術問題進行了較為詳細的論述 , 并且具體闡述所用器件的工作原理、主要特點、硬件電路設計和軟件設計 , 是一個具有完整功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它是以計算機技術和通信技術的發(fā)展為基礎的綜合性科學技術。 根據(jù)數(shù)據(jù)采集器的用途不同，大體上可將其分為兩類：在線式數(shù)據(jù)采集器和便攜式數(shù)據(jù)采集器。再配上應用程序便可成為功能很強的專用設備，從而可以滿足不同場合的應用需要。便攜式數(shù)據(jù)采集器，其性能、配置以及數(shù)據(jù)通信等各項技術指標大幅度提高，以全新的 姿態(tài)走向商場，并開始向更深、更廣的領域發(fā)展。但總體來說我國庫存 (盤點 )電子化仍處在一個較低水平，同國外商業(yè)管理水平存在較大差距?，F(xiàn)代化之路的必然趨勢。所謂條碼應用系統(tǒng)。 計算機是條碼應用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲與處理設備。雖然大部分商場是一個月或幾個月才進行一次盤點，但由于商品種類多、數(shù)量大。不僅如此，在商場使用便攜式數(shù)據(jù)采集器也是可行性的。最重要的是使用便攜式數(shù)據(jù)采集器可以縮短盤點周期和每次盤點所用時間，真正實現(xiàn)不停業(yè)盤點。商家購買設備后，操作人員可以很快掌握使用，無需專門培養(yǎng)或聘請此方面的專業(yè)人士。雖然生產(chǎn)廠家、銷售商出現(xiàn)了不少，但商家真正完全采用便攜式數(shù)據(jù)采集器來進行商品庫存 (盤點 )的卻少之又少。并應對目標市場進行細分，明確市場在將來一定時期內的需求，使所生產(chǎn)產(chǎn)品的性能能夠適應不斷變化著的市場的需求。 (1)適用范圍 根據(jù)自身的不同情況，應當選擇不同的便攜式數(shù)據(jù)采集器。用戶在購買時要首先明確自己原系統(tǒng)的環(huán)境，再選擇適應該環(huán)境和接口方式的采集器。 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 7 面對國內日益壯大的便攜式數(shù)據(jù)采集器市場和國 外著名生產(chǎn)廠家的有力競爭，我們的企業(yè)要想扭轉目前的不利局面而有所作為的話，就必須在加強自身建設、提高產(chǎn)品技術含量的同時，把握時代脈搏，看準便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展趨勢，大膽開發(fā)新產(chǎn)品、新技術，從而走在時間的前列，迎頭趕上甚至超過國際先進水平。 便攜式數(shù)據(jù)采集器的配置是表示其性能的關鍵參數(shù)。因此，生產(chǎn)廠商在提高便攜式數(shù)據(jù)采集器的硬件配置的同時，也應不斷加強軟件的開發(fā)與應用，以方便用戶的實際操作。低級 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 8 的為簡單的應用而設計的系統(tǒng)也許會使用專門性的操作系統(tǒng)和程序語言。而一項成長最快的輸入方法是接觸式存儲識讀。本文設計的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用 MSP430 系列單片機作為 MCU板的核心控制元件。 第二章 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設計方案，分兩小節(jié)，第一小節(jié)整體設計框圖，第二小節(jié)，敘述了大體的工作過程。MCU 板包括電源及 A／ D 接口、 MCU、 LCD 和串口收發(fā)模塊。 正弦發(fā)生器 IC1083 信號放大及整形 F/V 變換LM331 信號放大及調理 其他 6 路電阻分壓信號 LCD 顯示 MCU MSP430 上位機控制和顯示 電源 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 12 ● 存儲器 ：存儲程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運行控制信息。雖然其工作原理與普通微機并無差異，但 MSP430 系列單片機在結構上更加突出了體積小、功能強、面向控制的特點，具有很高的性能價格比。 3． 抗干擾能力強，適應溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機型無法比擬的。它既可以作單機控制器，有可作為多級控制的前沿處理機用于控制系統(tǒng)，應用領域相當廣泛。下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機。多語言支持功能模塊，一般同時支持數(shù)種高級語言為上位機編程。單片集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 的原理框圖及管腳排列圖分別見圖 212 ICL8038 是一款性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器，即可用單電源供電，也可雙電源供電。如此周而復始，電路發(fā)生了 自己振蕩。外接電路簡單 ,只需接入幾個外部元件就可方便構成 V／ F或 F／ V等變換電路 ,并且容易保證轉換精度。模擬信號 Vix 經(jīng)積分器 LF356 積分處理后，在 INPUT端變成與輸入電壓 Vix成正比的穩(wěn)定電流輸入，通過 LM331芯片進行 V/F轉換后，變成與電 壓成正比的頻率信號， FOUT 端輸出的頻率信號送到計算機的計數(shù) /定時端口，計算機對頻率信號進行采集、處理、存儲。 信號調理模塊 的設計 1．工作過程 信號調理模塊包括信號放大整形電路和信號放大調理電路。 LM117/LM317 內置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。 可調整輸出電壓低到 。標準三端晶體管封裝。 串口通信 模塊 設計 1．工作過程 本系統(tǒng)主要運用了 MSP430 單片機的以下性能特點：低工作電壓、超低功耗、8通道 12 位 A／ D 轉換器、驅動液晶能力可達 160段等 ,使硬件電路得以簡單化。 DCE 通常只有調制解調器 (MODEM)和某些交換機 COM口是 DCE。 （ 2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為 20Kbps；因此在“南方的老樹 51CPLD 開發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采用 19200，也是這個原因。 它的全名是“數(shù)據(jù)終端設備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（ DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”該標準規(guī)定采用一個 25個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 24 串口通信模塊電路圖 的選擇 的基礎知識 RS232接口又稱之為 RS232口、串口、異步口或一個 COM(通信 )口。 其主要性能參數(shù) : 輸出電壓： DC； 輸出電流： ； 片內部具有過熱、過流、短路保護電路； 最大輸入 輸出電壓差： 40V DC， 最小輸入 輸出電壓差： 3V DC； 使用環(huán)境溫度： 10+85℃ 。 80dB 紋波抑制比。 LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。 2．電路圖