【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于紅外測(cè)溫儀輸出的是電流信號(hào)，范圍為420mA，而AD7656的輸入信號(hào)為電壓，范圍為05 V，所以必須將傳感器的輸出信號(hào)作一個(gè)初步處理，以匹配A/D轉(zhuǎn)換芯片的要求。，J5為傳感器接口，V1V5為輸出信號(hào)，經(jīng)250Ω的精密電阻接地后連接到AD7656的6路通道端口。420mA乘以250Ω得到的電壓范圍為15V，滿足要求。 A/D轉(zhuǎn)換模塊為了濾去電路中的高頻以及低頻噪聲， 和10uf的電容( )。另外，AD7656是5V供電，將AD7656的第九個(gè)引腳Vdrive。，而不需要進(jìn)行電平匹配。各控制端口設(shè)計(jì)如下: CONVSTA, B, C連接到一起，REFIN/。SER/PAR接低電平，采用并行傳輸方式。H/S SEL接低電平，AD7656工作在硬件選擇模式下。 WR/ REF EN/DISAB LE接低電平，禁用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。 。 RANGE經(jīng)上拉電阻接高電平，表示轉(zhuǎn)換范圍為177。2VREF。STBY經(jīng)上拉電阻接高電平，使AD7656工作在正常模式。W/B經(jīng)上拉電阻接高電平，字節(jié)傳輸方式。DB8DB 。 DB7/HBEN/DCEN接低電平，DBlDB6懸空。AD7656管腳除電源端外，輸出數(shù)據(jù)時(shí)先送低字節(jié):輸入電流應(yīng)在177。10mA以內(nèi)，因此上拉電阻大小選擇2k, 此時(shí)，輸入電流最大為:I=5A/2000= ()另外，還需要特別注意的是，AD7656的數(shù)字地與模擬地必須分開，否則會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度。所有的數(shù)字地連接在一起，模擬地也連接在一起，最后，再用0Ω的電阻將數(shù)字地與模擬地連接起來。0Ω電阻在高頻信號(hào)電路中可充當(dāng)電感，主要解決電磁兼容問題，抑制傳導(dǎo)干擾。單片機(jī)的電路設(shè)計(jì)主要包括外接晶振、上電復(fù)位電路、JTAG口，地址編碼以及I/O口的連接。①為確保單片機(jī)能正常工作，必須進(jìn)行上電復(fù)位。上電復(fù)位電路由電阻及電容組成 ，從電阻和電容之間引出信號(hào)接到MSP430F149的RST/NMI腳。電阻及電容的值由單片機(jī)需要的復(fù)位時(shí)間確定。電容兩端電壓Uc可由式()確定: （）②MSP430F149設(shè)計(jì)為使用外部晶振XT2，晶振頻率為8MHz。晶振的兩腳分別接到單片 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)機(jī)的XT2IN, XT2OUT，兩個(gè)管腳分別接40PF的電容接地。電容大小的確定:C(XIN)=C(XOUT) =2 X CL,.JTAG是單片機(jī)的下載調(diào)試接口。TAP (Test Access Port)是一個(gè)通用的端口，通過TAP可以訪問芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。對(duì)整個(gè)TAP的控制是通過TAP Controller來完成的。TAP總共包括5個(gè)信號(hào)接口TCK, TMS, TDI,TDO和TRSToMSP430F149的JTAG接口為標(biāo)準(zhǔn)IDC14封裝形式，第九腳GND接地，其余1腳TDO、3腳TDI, 5腳TMS, 7腳TCK, 11腳RST/NMI分別接到MSP430F149的對(duì)應(yīng)接口。③報(bào)警電路是為了在發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)提醒工作人員用的，Q1為NPN三極管，R28為DS2Y SDC5V繼電器。，繼電器“4, 8”端口之間為常開開關(guān)。④地址編碼電路。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由多套硬件系統(tǒng)組成，每一套硬件系統(tǒng)都有自己的ID號(hào)，以供上位機(jī)查詢。這個(gè)ID號(hào)可以手動(dòng)設(shè)置，利用撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。撥碼開關(guān)由8路開關(guān)封裝而成，一端接地，這樣，通過撥動(dòng)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)“0、 1”的輸入，8位就是一個(gè)字節(jié)，共可實(shí)現(xiàn)128個(gè)不同的ID號(hào)。MSP430F149輸入電流應(yīng)小于12mA，因此，上拉電阻可選擇1k，此時(shí)，輸入電流最大為: I=( )⑤綜合以上，. RS485通信模塊RS485通信模塊的電路。濾去高頻、低頻噪聲。第3腳D1和第4腳D2分別接二極管再通過電容接地。第9腳DI,第11腳DE和第14腳Vcc5必須加限流電阻，以保護(hù)內(nèi)部二極管。由于一般二極管正向電流可達(dá)幾百mA到1A左右，選擇R21=R22=R23=1k，，能滿足條件。 MSP430F149電路設(shè)計(jì) PCB設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，應(yīng)采用正確的方法，否則即使原理圖設(shè)計(jì)正確，也無法使電路可靠的工作。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意以下原則①地線的設(shè)計(jì)在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如果能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):將數(shù)字地與模擬地分開。電路板上既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應(yīng)使它們盡量分開，而且兩者的地線不要相混，減小串?dāng)_。盡量加粗接地線。若接地線很細(xì)，則接地電位隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞，因此應(yīng)將接地線盡量加粗。②電磁兼容性設(shè)計(jì)電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來的干擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少電子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾。.選擇合理的導(dǎo)線寬度。由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的，因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比，與其寬度成反比，因而短而粗的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的。采用正確的布線策略。采用平行走線可以減小導(dǎo)線電感，但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加，如果布局允許，最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，即將印制板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在交叉孔處用金屬孔相連。為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平行走線，盡可能拉開線與線之間的距離，信號(hào)線與地線及電源線盡可能不要交叉。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線，可以有效地抑制串?dāng)_。③去藕電容配置在直流電源回路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí)，就會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去禍電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法，配置原則如下:電源輸入端跨接一個(gè)10100uF的電解電容器，濾去高頻、低頻信號(hào)。如果印制電路板的允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會(huì)更好。對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM, RAM等存儲(chǔ)型器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線間直接接入去藕電容。去禍電容的引線不能過長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。④電路板的尺寸與器件的布置印制電路板大小要適中，過大時(shí)印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高。過小，則散熱不好，同時(shí)易受臨近線條干擾。在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路。本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，將整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊的劃分。然后詳細(xì)論述了如何選擇合適的芯片，主要考慮那些參數(shù)，并對(duì)各芯片的主要性能作了簡(jiǎn)單的介紹。對(duì)于其他一些模擬器件，如電阻等的選擇，則根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行確定。接著分模塊介紹了具體設(shè)計(jì)，最終將所有模塊組合起來，得到整體的原理圖，然后進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)計(jì)中需要注意的問題，文中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。結(jié)果證實(shí)系統(tǒng)完全能夠正常工作。4 現(xiàn)場(chǎng)控制軟件單元設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制單元是脫離上位機(jī)自主運(yùn)行的，其單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換芯片、LCD等器件都需要驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)系統(tǒng)要求工作，完成一系列采集、顯示功能，并與上位機(jī)通信。MSP430系列是具有集成度高、功能強(qiáng)、功耗極低等技術(shù)特點(diǎn)的16位單片機(jī)。其代碼存儲(chǔ)空間為160 ，使用匯編語言會(huì)使軟件設(shè)計(jì)工作的效率大大降低。用C語言程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)，可以大大提高開發(fā)調(diào)試工作的效率。同時(shí)，所產(chǎn)生的文檔資料也容易理解，便于移植。適用于MSP430系列的C430語言，與標(biāo)準(zhǔn)C語言兼容程度高。MSP430F149單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境為IAR Embedded Workbench IDE。該軟件支持C, C++、匯編等編程語言，具備單步調(diào)試、變量查看等調(diào)試功能。具有語法表現(xiàn)能力的文本編輯器。編譯器。匯編器。連接器。函數(shù)庫(kù)管理器。實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化的Make工具。內(nèi)嵌C語言級(jí)和匯編級(jí)的調(diào)試器CSPY.CSPY調(diào)試器的工作方式有多種。它可以工作在模擬方式下(Simulation。也可以經(jīng)過JTAG接口與目標(biāo)硬件連接起來，工作在仿真方式下(Emulation)在模擬方式下，目標(biāo)系統(tǒng)的工作過程由調(diào)試主機(jī)以軟件模擬來實(shí)現(xiàn)，用戶可以通過各種不同類型的窗口來觀察調(diào)試程序的運(yùn)行過程，也就是說，在目標(biāo)硬件系統(tǒng)產(chǎn)生之前就己經(jīng)可以驗(yàn)證程序的設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)是否合理。而在仿真方式下，整個(gè)調(diào)試過程是在目標(biāo)板的真實(shí)工作下進(jìn)行的，不僅可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想和程序結(jié)構(gòu)，還可以驗(yàn)證目標(biāo)板的硬件設(shè)計(jì)是否正確。MSP430系列的FLASH型芯片為程序設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了極大的方便。因?yàn)镕LASH存儲(chǔ)器能夠方便的進(jìn)行在線擦除和改寫。在進(jìn)行擦除和改寫操作時(shí)，對(duì)電源電壓的要求也比較低， .仿真工具采用USB型MSP430F149仿真器:LSDFET430 UIF 。即插即用的USB接口使得該仿真器使用起來非常方便，并且上面帶有電源、模式指示燈，可以直觀的判斷仿真器工作是否正常。使用該開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程的步驟如下:①在指定目錄下建立工程。②選擇編程語言。③建立對(duì)應(yīng)的程序文檔。④保存工程。⑤打開菜單欄的Project，選擇Files，將剛才建立的文檔添加到工程。⑥修改配置:在左邊Files窗口中的工程名上點(diǎn)擊右鍵，選擇Options，進(jìn)入設(shè)置界面。在左邊Category列表下選擇General Options，在界面中Device下選擇需要調(diào)試的對(duì)應(yīng)芯片型號(hào)。完成后進(jìn)入Category列表中Debugger界面，在Driver選項(xiàng)中有FET Debugger和simulator兩個(gè)選項(xiàng)。使用FET連接目標(biāo)板進(jìn)行在線仿真調(diào)試時(shí)，選擇FET Debuggers最后進(jìn)入Category列表中將其中FET Debugger界面，選擇USB。⑦在程序文檔中編輯程序。⑧編譯選擇工具欄右邊數(shù)過來第四個(gè)按鈕:Make，如出現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)出現(xiàn)信息提示。用鼠標(biāo)單擊任意一個(gè)錯(cuò)誤信息提示，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)指示有錯(cuò)誤的語句行。⑨調(diào)試Debug為最右邊的按鈕。源文件編譯通過后，單擊Debug進(jìn)行連接以生成目標(biāo)代碼并下載程序到目標(biāo)板里的MCU，如果下載正常便進(jìn)入調(diào)試界面。⑩在調(diào)試環(huán)境中，可以打開調(diào)試程序所需的若干窗口，如源程序窗口、寄存器窗口、。也可以設(shè)置程序執(zhí)行的不同模式，如單步執(zhí)行、斷點(diǎn)模式、執(zhí)行到光標(biāo)處等運(yùn)行模式。由于程序中只用到了USART0接收中斷和TimerA定時(shí)器中斷，其他可屏蔽中斷并沒有開啟，因此。 USARTO, TimerA中斷服務(wù)子程序流程圖。 AD7656轉(zhuǎn)換時(shí)序首先，將CONVSTA, B, C置高，啟動(dòng)6路通道同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中，BUSY信號(hào)會(huì)保持高電平，一旦檢測(cè)到BUSY為低，說明轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。此時(shí)，將讀寫控制信號(hào)CS置低(CS可以一直保持低電平)，RD讀信號(hào)置低，就可以從DB15~DB8讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，先低字節(jié)再高字節(jié)，順序從V1到V6.AD7656的轉(zhuǎn)換結(jié)果是二進(jìn)制補(bǔ)碼，要想獲得正確的溫度值，必須對(duì)其進(jìn)行必要的處理。①為減小誤差，采取多次測(cè)量，去掉最大、最小值，然后再取平均值的方法:LSB[i]=(LSBO[i][0]+LSBO[i][1]+LSBO[i][2]+LSBO[i][3]+LSBO[i][4]MIIVLMAX_ L)/3。②根據(jù)所得的轉(zhuǎn)換結(jié)果，對(duì)照AD7656的轉(zhuǎn)換結(jié)果對(duì)應(yīng)輸入電壓圖，考慮實(shí)際情況，求出輸入模擬電壓的大小。AD7656是雙極性A/D轉(zhuǎn)換芯片，如果模擬電壓AVcc輸入引腳接+5V, Vss接5v，轉(zhuǎn)換范圍就是+5V―5V，最小量化電平1LSB=，具體計(jì)算方法為: LSB=52247。2?16= ()本系統(tǒng)中，AVcc接+5V, Vss接的是0V，所以不能完全按照轉(zhuǎn)換結(jié)果圖來處理轉(zhuǎn)換結(jié)果，但有一點(diǎn)可以確定，根據(jù)AD7656的轉(zhuǎn)換原理，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入電壓之間呈線性關(guān)系。為了得到正確的轉(zhuǎn)換公式，必須測(cè)試實(shí)際的轉(zhuǎn)換情況，找出其間存在的線性關(guān)系。③根據(jù)紅外測(cè)溫儀的輸出范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍，將電壓值轉(zhuǎn)換為所需要的溫度值。IPTP5OOLS測(cè)量溫度0500℃時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出電流為420mA，對(duì)應(yīng)輸入AD7656的電壓為15V，由此可以根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果求得溫度值. LCD顯示系統(tǒng)中需要使用液晶屏來顯示6路傳感器測(cè)得的溫度值以及其他一些輔助信息，顯示內(nèi)容包括數(shù)字、字母、符號(hào)以及中文。其中，數(shù)字、字母、符號(hào)歸類為西文字符，采用8x8點(diǎn)陣顯示，中文字符采用16x16點(diǎn)陣顯示。MGLS19264是由3屏合成的，每屏有64x64個(gè)點(diǎn)，將64行分成8頁，每頁8行，64列，用一個(gè)字節(jié)來表示8行1列中的點(diǎn)的亮暗信息，上面為最低位。設(shè)置了頁地址和列地址就唯一確定了顯示RAM中的一個(gè)單元，這樣MPU就可以用讀寫指令讀出該單元中的內(nèi)容或向該單元寫進(jìn)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。①在對(duì)HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器操作之前要查詢BUSY狀態(tài)以確定是否可以對(duì)HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行操作。在BUSY和REST狀態(tài)時(shí)除讀狀態(tài)指令外其它指令均不對(duì)HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生作用。讀寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作列地址就自動(dòng)增一，必須注意的是，進(jìn)行讀操作之前必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會(huì)讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。②CSA, CSB選通信號(hào)