【正文】 開關(guān)電源效率高(一般大于80%)，輸入電壓范圍較寬，輸出功率大，價(jià)格比電源模塊便宜很多。不過對(duì)于大電流高功率的設(shè)計(jì)，建議采用開關(guān)電源。通?？梢圆捎靡韵聨追N辦法：方案一 ： 采用低電壓差線形穩(wěn)壓芯片（LDO） 線形穩(wěn)壓芯片是一種最簡(jiǎn)單的電源轉(zhuǎn)換芯片，基本上不要外圍元件。MSP430單片機(jī)內(nèi)部具有上電復(fù)位功能，在此系統(tǒng)中為了提高復(fù)位的可靠性，設(shè)計(jì)了外圍復(fù)位電路，以確定系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確無誤的復(fù)位。如溫度和音頻信號(hào)。關(guān)斷電流為1uA。晶振電路部分晶振電路中提供了高速和低速兩個(gè)晶振電路，可給單片機(jī)內(nèi)部的不同模塊輸出3種不同頻率的時(shí)鐘。下面逐一介紹。（5）方便高效的開發(fā)環(huán)境 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。首先，MSP430 電壓。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過程。盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。s serial munication. The system uses Protel99SE to finish the design of the hardware circuit and uses IAR Embedded Workbench to design C language for all modules.This system not only can be used for the construction of the laboratory for Elovers to learn MSP430 MCU easily, but also can be used as development board which provide a good development platform for electronic technology staff. It enhances the possibility of the development of electronic instrumentation.【 Keywords 】MSP430 MCU, OPA333, JTAG Emulator, MAX3221EAE(SP3220) serial chip, TPS763緒論基于MSP430F169的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論 研究背景及其目的意義近年來，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 11——12周：設(shè)計(jì)程序。第三是必須滿足的輸入轉(zhuǎn)換門限電平問題。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。本題《基于MSP430F169的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)》就是應(yīng)用美國TI公司生產(chǎn)的MSP430F169單片機(jī)。然而，隨著半導(dǎo)體與微控制器技術(shù)的飛速發(fā)展，各種微電子器件性能不斷提升，功耗卻不斷降低。 所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊的前景。驅(qū)動(dòng)器必須滿足接收器的輸入轉(zhuǎn)換電平,并要有足夠的容限保證不損壞電路元件。評(píng)審意見：指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)語學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目評(píng)閱教師職 稱評(píng)閱日期評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。在單片機(jī)家族的眾多成員中，雖然 MSP430系列單片機(jī)推出時(shí)間不是很長(zhǎng)，但由于其卓越的性能，在短短幾年時(shí)間里發(fā)展極為迅速，應(yīng)用也日趨廣泛。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。而MSP430單片機(jī)是16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，只有簡(jiǎn)潔的27條內(nèi)核指令，大量的指令則是模擬指令；眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算。串行接口電路部分隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯的重要。主控單元的軟件設(shè)計(jì)主要包括鍵盤掃描任務(wù)，液晶顯示模塊任務(wù)，D/A和A/D轉(zhuǎn)換模塊任務(wù)、UART通信模塊任務(wù)等。工作溫度范圍－45℃～＋125℃此方案具有電路簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。低壓差線性電源器件是一種較常用的線性穩(wěn)壓電路。這些模塊可靠性和效率都很高，電磁輻射小，而且許多模塊可以實(shí)現(xiàn)電源隔離。電壓會(huì)隨負(fù)載而變化，存在著不可靠性，功耗大。故有： 顯然 ，并且輸出電壓會(huì)隨著負(fù)載的變化而有一些波動(dòng)。由于現(xiàn)在的半導(dǎo)體工藝不斷發(fā)展，很多LDO工藝都采用功耗較低的COMS工藝了，所以也有助于減低電源電路帶來的損耗。用復(fù)位芯片，雖然可靠性更高，但是造價(jià)高。或是選用MAX3221。 顯示電路芯片的選擇本系統(tǒng)中直接采用LCD12864。 電源電路器件的選擇 在 MSP430F169單片機(jī)應(yīng)用中需要穩(wěn)定的電壓信號(hào)，因此必須提供電源電路。數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A 本系統(tǒng)還內(nèi)置了一塊16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，它可以直接用來輸出各種波形信號(hào)和音頻信號(hào)等，也可以作為精密系統(tǒng)的控制電平。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)第三章 編程環(huán)境介紹 IAR開發(fā)軟件IAR Embedded Workbench是一套高度精密且使用方便的嵌入式應(yīng)用編程開發(fā)工具。正常情況下消耗的電流為24mA，在待機(jī)狀態(tài)下，其耗電電流仍為3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到2V，但是為了保存內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)，還需要提供約500uA的電流。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A0（Timer_A0）、定時(shí)器A1（Timer_A1）、定時(shí)器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、16位ΣΔ ADC、DMA、I/O端口、基本定時(shí)器（Basic Timer）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)：（1）處理能力強(qiáng)　　MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）；簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令。受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。本系統(tǒng)采用MAX3221EAE()或SP3220作為串口芯片來完成單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信，使用Protel99SE完成硬件電路的設(shè)計(jì)，使用IAR Embedded Workbench 。圖二、串口電平轉(zhuǎn)換電路原理圖（五）對(duì)所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)進(jìn)行安裝和調(diào)試（六）軟件的編寫用C語言實(shí)現(xiàn)六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的條件及解決方法工具書，MSP430F169單片機(jī)、串口通信、PROTEL軟件、計(jì)算機(jī)、相關(guān)實(shí)驗(yàn)元器件等。通過軟硬件的設(shè)計(jì)最終制成PCB板，豐富實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，方便學(xué)校學(xué)生對(duì)該單片機(jī)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。一塊小小的片子，為何有這樣的魔力？我們首先從它的構(gòu)成說起：?jiǎn)纹瑱C(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。基于MSP430F169的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 I畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 I長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師審查意見 II長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)語 III畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 IV【摘要】 V【 Abstract 】 VI第一章 緒論 1 研究背景及其目的意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 該課題研究的主要內(nèi)容 3第二章 主控芯片介紹 4 MSP430簡(jiǎn)介 4 MSP430單片機(jī)與51系列單片機(jī)的比較 5第三章 編程環(huán)境介紹 7 IAR開發(fā)軟件 7第四章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 9 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 9 硬件系統(tǒng)框圖中各部分描述 9 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11第五章 硬件器件的選擇 12 單片機(jī)的選擇 12 電源電路器件的選擇 12 顯示電路芯片的選擇 13 D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路濾波放大電路的選擇 14 串口芯片的選擇 15 電平轉(zhuǎn)換電路 15第六章 硬件電路圖分析 17 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 17 電源電路的設(shè)計(jì) 18 電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)方案 22 晶振電路的布局 23 顯示電路設(shè)計(jì) 24 鍵盤電路設(shè)計(jì) 25 串口通信電路硬件設(shè)計(jì) 26 A/D轉(zhuǎn)換電路 27第七章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 30 鍵盤功能的實(shí)現(xiàn) 30 鍵盤輸入的軟件問題 30 主程序設(shè)計(jì) 31 顯示電路程序設(shè)計(jì) 32 顯示狀態(tài)計(jì)算子程序 32 A/D和D/A轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) 33 串口通信軟件設(shè)計(jì) 35 溫度采集子程序 37 干擾及其應(yīng)用 38 硬件措施 38 軟件措施 38 與微機(jī)的通信 38第八章 全文總結(jié) 39參考文獻(xiàn) 41致 謝 42附錄一： 43附錄二： 44一、題目來源畢業(yè)設(shè)計(jì)。與它相應(yīng)的專業(yè)雜志現(xiàn)在也有很多，比如由單片機(jī)界 的權(quán)威何立民主編的《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》雜志現(xiàn)以風(fēng)靡電子界，在2003年7月，（91獵頭網(wǎng)）在上海、廣州、北京等大城市所做的一次專業(yè)人才需求V報(bào)告中，單片機(jī)人才的需求量位居第一。主攻方向：本課題設(shè)計(jì)主要在MSP430單片機(jī)上，擴(kuò)展鍵盤顯示接口，晶振的布局，電壓轉(zhuǎn)換電路，A/D，D/A轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換電路以及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。串口電平轉(zhuǎn)換電路如下圖二所示。本系統(tǒng)設(shè)有仿真器接口即JTAG接口，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線編程。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。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[4]。（4）片內(nèi)資源豐富 　MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。 其次，89C51單片機(jī)本身的電源電壓是5伏，有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式。對(duì)于MSP430系列而言，由于引入了FLASH型程序存儲(chǔ)器和JTAG技術(shù)，不僅使開發(fā)工具變得簡(jiǎn)便，而且價(jià)格也相對(duì)低廉，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線編程。當(dāng)然用戶也可以自行在外部擴(kuò)展更高精度的轉(zhuǎn)換芯片。它包括一個(gè)片內(nèi)DCO和兩個(gè)晶體振蕩器，可以產(chǎn)生三種系統(tǒng)適用的時(shí)鐘信號(hào)，支持六種工作方式，有五種低功耗模式，可以通過軟件對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)進(jìn)行不同設(shè)置來控制芯片，使它處于不同工作方式，從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最低的功耗并發(fā)揮最優(yōu)的性能。SP3220芯片體積小且省電。已經(jīng)達(dá)到了復(fù)位要求。在這個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，很大部分的功耗會(huì)發(fā)生在那個(gè)主要的電壓調(diào)整管身上，這是產(chǎn)生芯片主要功耗的地方(其他電路相對(duì)較小很多)。 方案四 ：利用電阻分壓利用電阻分壓是最簡(jiǎn)單的辦法，其原理如圖64所示。綜合比較以上幾種電源電路方案，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇采用低電壓差線形穩(wěn)壓芯片（LDO）TPS76330，輸出電流為150mA。用戶只需要加很少的外圍元件即可使用。在保證輸出穩(wěn)定電壓情況下，輸入電壓與輸出之間有著較小的電壓差。能夠有效的復(fù)位。 OPA333擁有極高的共模拒斥比，又不像傳統(tǒng)互補(bǔ)式輸入級(jí)會(huì)出現(xiàn)交叉失真，因此可具備更強(qiáng)大的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)能力，并且不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換器的差分線性特性造成影響。硬件器件的選擇第五章 硬件器件的選擇 單片機(jī)的選擇　 微處理器是整個(gè)電路的核心器件，其性能的優(yōu)劣直接影響和決定著系統(tǒng)的功能指標(biāo)。這里所說的通信是指單片機(jī)與外界的信息交換。這些內(nèi)核指令均為單周期指令，功能強(qiáng)，運(yùn)行的速度快。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。MSP430系列單片機(jī)以高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。我國的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用TDE124C型TDE224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。先羅列一些解決辦法：輸入接口：（1） 分壓電阻輸入接口；將MSP430和電阻分壓來實(shí)現(xiàn)；（2） 晶體管輸入接口；（3） 運(yùn)算放大器輸入接口；（4） ULN2003A輸入接口；（5） 集成電路輸入接口；（6） 模擬輸入接口；輸出接口：（1）晶體管輸出接口；（2）集成電路輸出接口；另外，專用的電平轉(zhuǎn)換器如SN74LVC4245可以用作雙向I/O