【文章內(nèi)容簡介】 期占據(jù)現(xiàn)有市場的基礎(chǔ)上，把不斷開 拓新局面作為主要目標。同時苦練內(nèi)功，加強自身建設(shè)，采用先進的管理方法，更新生產(chǎn)技術(shù)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，向管理要效益。并應對目標市場進行細分，明確市場在將來一定時期內(nèi)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。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。由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家起步比較晚，規(guī)模小，資金少，底子薄，技術(shù)力量相對落后，因此，要想同 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 6 國外知名品牌一競高低，就必需加大資金的投入，以形成生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，走集約經(jīng)營之路。這樣我們就可以降低產(chǎn)品價格，增加競爭實力，逐步占領(lǐng)市場，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，如此往復，才能真正實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營。 2．用戶選擇的基本原則 分析市場調(diào)查和產(chǎn)品評測的結(jié)果，我們不難發(fā)現(xiàn)：因為便攜式數(shù)據(jù)采集器的優(yōu)越性，使用和購買者將越來越多。在未來一定時期內(nèi)，正是便攜式數(shù)據(jù)采集器大規(guī)模發(fā)展的有利時期，其市場會不斷壯大。這樣就為用戶購 買便攜式數(shù)據(jù)采集器提供了一個極好的機會。那么，用戶應當如何根據(jù)自己的情況來購買合適的便攜式數(shù)據(jù)采集器呢？這是一個綜合性的問題，應從多方面予以考慮。 (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。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。而對于中小型倉庫，在此方面的要求不是很高，可選擇一些功能齊備。便于操作的采集器。對于用戶來說，便攜式數(shù)據(jù)采集器的選擇最重要的一點是 “ 夠用 ” ，而不要盲目購買價格貴 、功能強的采集系統(tǒng)。 (2)譯碼范圍 譯碼范圍是選擇便攜式數(shù)據(jù)采集器的又一個重要指標。一般情況下，采集器都可以識別幾種或十幾種不同碼制，但種類有很大差別，因此，用戶在購買時要充分考慮到自己實際應用中的編碼范圍，來選取合適的采集器。 接口要求 采集器的接口能力是評價其功能的一個重要指標，也是選擇采集器時重點考慮的內(nèi)容。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。 (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(zhì)量、譯碼器的設(shè)計和掃描器的性能均有一定 關(guān)系。首讀率越高，其價格也必然高。在商品的庫存(盤點 )中，可采用便攜式數(shù)據(jù)采集器，由人工來控制條碼符號的重復掃描，對首讀率的要求并不嚴格，它只是工作效率的量度而已。因此，在選擇采集器時要根據(jù)自己的實際情況和經(jīng)濟能力來購買 “ 物美價廉 ” 的采集器。 (4)價格 選擇便攜式數(shù)據(jù)采集器時，其價格也是應關(guān)心的一個問題。采集器由于其功能不同，價格會產(chǎn)生很大差異。因此，在購買采集器時要注意產(chǎn)品的性能價格比，以滿足應用系統(tǒng)要求且價格較低者為選購對象。 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 7 面對國內(nèi)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(zhuǎn)目前的不利局面而有所作為的話，就必須在加強自身建設(shè)、提高產(chǎn)品技術(shù)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(shù)，從而走在時間的前列，迎頭趕上甚至超過國際先進水平。下面是我們根據(jù)本次產(chǎn)品評測的結(jié)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。 便攜式數(shù)據(jù)采集器的主要性能指標包括外觀、配置、屏幕、性能、兼容性。電池供電時間、文檔、價格等諸多方面。要想了解它的發(fā)展主流，我們可以從這幾方面人手，來進行描述。便攜式數(shù)據(jù)采集器的外 觀包括產(chǎn)品包裝情況，中文標識情況、開啟方式以及方便程度等。其機體應當光滑，顏色搭配醒目，小巧方便，結(jié)構(gòu)緊湊；大顯示屏，顯示燈。鍵盤、觸發(fā)鍵的數(shù)量、大小、位置布局合理；電源開關(guān)明顯，按鍵、觸發(fā)鍵的響應時間短，操作方便，手感好。 便攜式數(shù)據(jù)采集器的配置是表示其性能的關(guān)鍵參數(shù)。隨著電子元件技術(shù)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。特別是 CPU、RAM、 ROM、掃描器。顯示屏等配件，在便攜式數(shù)據(jù)采集器中的配置越來越高。 并由于其主頻高，內(nèi)存大，一般都配置了漢字字庫，所以可全屏中文顯示，滿足了更多行業(yè)的需要。而無論中、英文字符，其顯示都將是大屏幕、高清晰度的，并且亮度、背光鍵盤可調(diào)。 便攜式數(shù)據(jù)采集器的性能，是用戶購買，使用時選擇的關(guān)鍵。無論是數(shù)據(jù)的采集，還是數(shù)據(jù)的通信，全部依賴于采集器自身的品質(zhì)。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。 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?qū)崟r操作的形式下工作，其中一些可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。但 這兩種方式的操作都是與主機的單向傳輸，而不能實現(xiàn) 信息與主機的雙向交流。伴隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，一種射頻信息交流式的便攜式數(shù)據(jù)采集器就可以做到這一點。這是因為與射頻信息交流相聯(lián)的系統(tǒng)的一個重要特點是信息與主機的交流是雙向的。這樣庫存 (盤點 )都可以在主機指示下進行。在國外，雖然普通的便攜式數(shù)據(jù)采集器的銷售占所有銷售量的 60％，但是射頻信息交流式的便攜式數(shù)據(jù)采集器，其銷售增長率卻是普通機型的三倍，這種增長反映了射頻信息交流在庫存控制方面的應用的有效性和廣泛性。 在操作系統(tǒng)和程序語言方面，現(xiàn)在的趨向是朝著開放 型的系統(tǒng)發(fā)展。低級 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 8 的為簡單的應用而設(shè)計的系統(tǒng)也許會使用專門性的操作系統(tǒng)和程序語言。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)采集器的運行速度將由現(xiàn)在的最簡單的資料收集和有限的操作發(fā)展到可運行視窗軟件。而存儲能力的多少要根據(jù)操作系統(tǒng)和操作形式而定。以視窗軟件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)與射頻信息交流終端機連接使用要求很多的資料存儲能力，以方便其使用。在市場上出售的軟件工具允許一些與射頻信息交流器相聯(lián)的采集器在一個真實的客戶／服務器環(huán)境下工作，使其處 理能力得到充分的發(fā)揮。大多數(shù)便攜式數(shù)據(jù)采集器裝有微型鍵盤或字母鍵盤，但是鍵盤輸入方法指示在有限的情況下使用，如輸入有關(guān)的數(shù)量數(shù)據(jù)。到目前為止，最廣泛使用的資料輸入方法是條碼掃描識讀法。而一項成長最快的輸入方法是接觸式存儲識讀。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(shù)。信息交流通常通過射頻或通過資料存儲器的基礎(chǔ)站來實現(xiàn)。隨著個人電腦卡 (PCCARD)的多樣化發(fā)展，一些便攜式數(shù)據(jù)采集器將提供 MODEM 系列以通過電話線來傳送信息，甚至用射頻技術(shù)連接 NTERNET。便攜式數(shù) 據(jù)采集器的應用領(lǐng)域和功能不斷擴大、提高，使其以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣大用戶面前。 數(shù)據(jù)采集是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。隨著微型計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和普及 ,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術(shù) ,廣泛應用于工農(nóng)業(yè)等需要同時監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié) ,通常采用一些功能相對獨立的單片機系統(tǒng)來實現(xiàn) ,作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分 ,數(shù)據(jù)采集的性能特點直接影響到整個系統(tǒng)。本文設(shè)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。 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(diào)超低功耗 ,非常適合于各種功率要求低的場合。該系統(tǒng)采樣電路采用 MSP430 單片機內(nèi)部 12 位的 A／ D,使系統(tǒng)具有硬件電路得以簡單化 ,功耗低的特點。由于該系列較高的性能價格比 ,應用日趨廣泛。 在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計中為了提高系統(tǒng)智能化、可靠性和實用性 ,采用單片 MCU 和上位機傳輸?shù)姆椒?,即 MCU 運行在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠端 ,完成數(shù)據(jù)的采集、處理、發(fā)送和顯示 ,上位機則完成數(shù)據(jù)的接收、校驗及顯示 ,同時上位機可對遠端 MCU 進行控制 ,使其采集方式可選。 MCU 選用 TI 公司的低功耗 MSP430F437,該單片機比 80C51 功能要強大許多 ,他內(nèi)部不僅有 8 路 12位 A／ D,而且還帶 LCD的驅(qū)動 ,節(jié)省了不少外圍電路。本系統(tǒng)現(xiàn)場模擬一正弦波信號以及其他 6 路分壓信號以供系統(tǒng)進行多路采樣 ,采用 ICL8038 精密信號發(fā)生芯片產(chǎn)生一頻率可變的正弦波 ,然后由 LM331 芯片實現(xiàn)頻率到電壓的轉(zhuǎn)換 ,之間還需對信號進行調(diào)理以符合系統(tǒng)要求。 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 9 論文結(jié)構(gòu) 第一章 緒論，分 三 個小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的目前的發(fā)展和存在的缺陷，以及以后的發(fā)展方向，同時介紹了本設(shè)計的優(yōu)點以及需要改進的地方 ， 第二小節(jié)主要介紹了論文的 結(jié)構(gòu)， 第三小節(jié)主要介紹本設(shè)計要完成的任務 。 第二章 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計方案，分兩小節(jié)，第一小節(jié)整體設(shè)計框圖，第二小節(jié)，敘述了大體的工作過程。 第三章 硬件電路的設(shè)計，分兩個小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹了控制電路的設(shè)計包括主控機 MSP430 的選擇及相關(guān)介紹以及上位機的選擇及介紹。第二小節(jié)主要介紹了外圍電路的設(shè)計里面包括了 四個模塊的介紹主要有正弦信號發(fā)生模塊，頻率電壓變換模塊，信號調(diào)理模塊，串口通信模塊，以及各模塊的工作電路及芯片的選擇。 第四章 軟件電路的設(shè)計，分兩小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹軟件 的開發(fā)環(huán)境，第二小節(jié)設(shè)計思路。 本設(shè)計要完成的任務 本系統(tǒng)主要采用 MSP430 單片機完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,實現(xiàn)功能包括： 7路 A／ D采樣、 LCD 顯示和串口收發(fā) ,其中 7 路 A／ D 采樣可由上位機控制采樣方式 ,即循環(huán)采樣和固定通道采樣 ,LCD顯示采樣值和對應的通道號 ,系統(tǒng)通過串口和上位機進行通訊 。 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 10 MSP430 單片機采集系統(tǒng)的方案設(shè) 計 通過傳感器將 采集到的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)理模塊主要經(jīng)過信號的放大、濾波以及A/D 轉(zhuǎn)換，再將信號傳送到后面的鍵盤及顯示電路。 MSP430 F437 D/A轉(zhuǎn)換 JTAG 仿真器 復位電路 串口 供電電路 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤 顯示 電平轉(zhuǎn)換電路（ 3V5V） 晶振 基于 MSP430 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 11 統(tǒng)硬件總體框圖如圖 1 所示。本系統(tǒng)由模擬板和 MCU 板 2 塊板組成 ,模擬板包括系統(tǒng)電源、正弦波信號發(fā)生模塊、頻率電壓轉(zhuǎn)化模塊、信號調(diào)理模塊和 7路A／ D 的接口 。MCU 板包括電源及 A／ D 接口、 MCU、 LCD 和串口收發(fā)模塊。 模擬板 串口收發(fā) MCU 板 MSP430 單片機的選擇 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和概述 ● 16 位 CPU 通過總線連接到存儲器和外圍模塊。 ● 直接嵌入仿真處理，具有 JTAG 接口。 ● 能夠降低功耗，降低噪聲對存儲器存取的影響。 ● 16 位數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)處理更為有效。 ● CPU： MSP430 系列單片機的 CPU 和通用微處理器基本相同，只是在設(shè)計上采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 MSP430 的內(nèi)核 CPU 結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明的宗旨而設(shè)計的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn) 有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。這樣可以提高指令執(zhí)行速度和效率，增強了 MSP430 的實時處理能力。 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(diào)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(shè)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。有程序存儲器和數(shù)據(jù) 存儲器。對程序存儲器訪問總是以字形式取得代碼，而對數(shù)據(jù)可以用 或字節(jié)方式訪問。其中 MSP430各系列單片機的程序存儲器有 ROM、 OTP、 EPROM和 FLASH 型。 ● 外圍模塊 ：經(jīng)過 MAB、 MDB、中斷服務及請求線與