基于16位单片机MSP430F169的数据采集系统设计

10电子实训技术报告基于MSP430的数据采集系统【李少兵组】中国·大庆2013年9月【摘要】MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signa1 Proessor)，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，TI创新生产的MSP430，使系统设计人员能够在保持独一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MSP430单片机为核心，用点阵式液晶显示芯片LCD12864完成液晶显示功能；用TPS76330作为电源转换芯片来为MSP430单片机提供电源3.3V；在模拟信号采集和输出模块中运用TI公司生产的OP-07零漂移运算放大器和HCNR200对模拟信号进行前置模拟隔离；在数字信号处理方面用ADMU1250进入数字隔离；在继电器控制输出部分采用数字光耦隔离TLP521驱动继电器，减小无用信号的干扰，提高了系统抗干扰能力，增强了系统稳定性能。

本系统设有仿真器接口即JTAG接口，方便对系统进行在线编程。

本系统采用MAX3485作为串口芯片来完成单片机与PC机的RS485通信，使用Altium Designer 09完成硬件电路的设计以及Pspice 实现部分电路的仿真，使用IAR Embedded Workbench 6.0设计各个模块的C语言程序。

【关键字】：MSP430单片机，HCNR200，ADMU1250，JTAG仿真器，MAX3485串口芯片，Pspice。

1 绪论单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。

脑电信号无线采集系统设计作者：谢宏,葛棋棋,姚楠,董耀华来源：《现代电子技术》2010年第18期摘要:介绍一种应用于可穿戴式无线脑电信号采集系统设计方案。

系统控制器采用16位的MSP430F169单片机,其内部的12位A/D对放大滤波后的脑电信号进行采集,然后通过SPI口将采集到的16通道的脑电信号数据写入到CC2500的寄存器中发射出去,接收端同样通过单片机将CC2500的接收寄存器中数据读出,再由UART通过USB转换芯片传入计算机用于显示和进一步的分析处理。

该系统有着低功耗和便携式等优点。

关键词:脑电信号; CC2500; UART; 系统控制器中图分类号:TN911-33文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0021-04Design of Wireless Acquisition System for EEG SignalXIE Hong, GE Qi-qi, YAO Nan, DONG Yao-hua(Institute of Information Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 200135, China)Abstract: The design scheme of a wearable wireless acquisition system for EEG signal is introduced. A 16-bit MSP430F169 MCU is adopted in the system controller, in which 12-bit ADC is used to aquire the amplified and filtered EEG signal. The acqired EEG signal data of the 16 channels is writen to the register of CC2500 via SPI and then emitted. When the receiver obtains the data, the data from the receiver register of CC2500 is read out by MCU. Finally the data is sent to computer by UART through USB for display and further processing. This system has the advantage of low power consumption and is portable.Keywords: EEG; CC2500; UART; system controller0 引言疲劳驾驶是造成很多恶性交通事故的主要因素,因此人们研究探索通过监测驾驶员的身体和生理状态来识别驾驶员是否疲劳驾驶,如眼动信息、头部运动状态等。

摘要：数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等工业现场的各种物理量通过传感器变为电信号，经过放大、A/D采样转化为数字量后，由单片机进行储存和显示。

数据采集系统主要由传感器、模拟信号调理电路、数据采集电路三部分组成。

本设计主要是利用单片机集成的ADC模-数转化器直接将采集到的模拟信号转化为数字信号。

讲述了整个系统的工作流程和工作原理。

将采集的数据经过放大器放大之后再进入A/D转换器，然后直接通过串口传送的单片机上，可以直接在LED端显示温度数据值并进行简单的数据处理。

关键词：单片机；传感器；数据采集；数据储存目录一、概述 (1)1．1 设计背景 (1)1．2 系统性能指标 (1)二、数据采集系统综述 (2)2．1 数据采集的意义与作用 (2)2. 2 数据采集系统的结构形式 (2)2. 3 数据采集系统的基本功能 (3)三、系统硬件设计 (3)3. 1 系统结构图 (3)3. 2 信号放大模块 (3)3. 3 A/D转化模块 (6)3. 4 单片机数据采集与控制模块 (7)3. 5 LED显示模块 (9)四、系统的总体电路 (9)五、系统的PCB图 (10)六、心得与体会 (10)参考文献 (12)一概论1.1 设计背景为了确切测量某一测试对象的各种特性数据，我们常常需要借助各种仪表和各种手段（直接测量或者遥测）来获取各种各样的测量数据。

但这些数据中通常含有大量的变化误差、设备误差以及在传输过程中（当采用遥测方式时）引入的各种干扰所造成的误差等。

而且这些数据量通常都会很大，有意义的部分和无意义的部分混杂在一起，如果不加取舍的直接应用，必然会造成极大的不便。

传统靠人工控制的温度、湿度、液压等信号的测量、力控系统，外围的电路比较复杂，而且测量的精度较低，分辨力不高，需要进行温度校准（非线性校准、温度补偿、传感器标定等）；而且体积较大，使用不方便，更重要的是参数的设定是需要的有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。

摘要本论文主要阐述了一种以MSP430F149单片机为核心的多路数据采集系统。

该系统采用了模块化的设计思想，系统硬件电路的设计包括主控电路设计、电源部分设计、模拟量采集电路部分设计、部分设计、模拟量采集电路部分设计、复位电路部分设计、复位电路部分设计、复位电路部分设计、串口通信电路部分设串口通信电路部分设计五部分。

电源电路为整个提供3.3V 电源电压，复位电路采用MAX809芯片实现对单片机的复位，具有很高的可靠性；模拟量数据采集通过片内的A/D 转换通道与外部的采集传感器进行连接；单片机电路主要是完成与其它电路的接口，采集系统采集得到数据后，通过UART 串口将数据送到上位机上去，可以将数据交给上位机进行处理，从而降低采集系统的负担，并且也可以避免采集系统的海量存储器；软件开发部分采用C 语言编程，软件开发以IAR Systems 公司Embedded Workbench for MSP430为集成开发环境，为集成开发环境，达到了采集到的数据能在达到了采集到的数据能在PC 机上显示、存储、绘制曲线、同时PC 机能给单片机发送控制命令等功能。

该系统充分体现了智能化、低功耗、高精度的发展趋势。

关键词: MSP430 MSP430；串口通信；传感器；；串口通信；传感器；；串口通信；传感器；A/D A/D 转换AbstractThis paper describes the MSP430F149 microcontroller as the core of a multi-channel multi-channel data data data acquisition acquisition acquisition system. system. system. The The The system system system uses uses uses a a a modular modular modular design, design, design, system system hardware design, including the master circuit design, power supply design, part of the design of analog acquisition circuit, reset circuit part of the design, serial communication circuit part of the design of five parts. To provide 3.3V power supply circuit for the entire supply voltage reset circuit using MAX809 reset the microcontroller chip with high reliability; analog data acquisition through the on-chip A A / / / D D D conversion conversion conversion channels channels channels and and and the the the acquisition acquisition acquisition of of of external external external sensors sensors sensors connected; connected; connected; SCM SCM circuit is mainly done with the other circuits of the interface data acquisition system are collected through the UART serial data up to the host computer, the data can be processed to the host computer, thereby reducing the burden of collection system, and also to avoid capture system of mass storage; software development part of the use of C language programming, software development to IAR Systems Corporation Embedded Workbench for MSP430 is an integrated development environment, to the collected collected data data data in in in PC, PC, PC, display, display, display, storage, storage, storage, drawing drawing drawing curves, curves, curves, and and and PC PC PC functions functions functions to to to the the microcontroller send control commands and other functions. The system fully embodies the intelligent, low-power, high-precision trends. Key words: MSP430; serial communication; sensor; A / D conversion MSP430; serial communication; sensor; A / D conversion 目 录1绪论绪论 ...........................................................................1 1.1研究背景研究背景............................................................................................................................ 1 1.2 论文主要内容和结构论文主要内容和结构 ...................................................................................................... 1 2基于MSP430单片机采集系统的设计方案单片机采集系统的设计方案 ............................................ ............................................2 2.1 基于MSP430单片机采集系统需求分析单片机采集系统需求分析......................................................................... 2 2.2系统整体方案设计系统整体方案设计............................................................................................................ 2 3系统硬件设计与实现（单元电路设计）系统硬件设计与实现（单元电路设计） ............................................. .............................................3 3.1主控电路的设计主控电路的设计................................................................................................................ 4 3.1.1 MSP430单片机的选择.......................................................................................... 4 3.1.2 MSP430单片机的端口选择.................................................................................. 5 3.1.3 3.1.3 单片机电路设计单片机电路设计................................................................................................... 5 3.2电源部分设计电源部分设计.................................................................................................................... 6 3.3复位电路部分设计复位电路部分设计............................................................................................................ 7 3.4传感器模拟量采集电路部分设计传感器模拟量采集电路部分设计 ................................................................................... 8 3.5 串口通信电路部分设计串口通信电路部分设计................................................................................................. 10 3.5.1SP3220芯片选择.................................................................................................. 11 3.5.2串口通信的电路图.............................................................................................. 12 4基于MSP430单片机采集系统软件开发单片机采集系统软件开发 ............................................. .............................................13 4.1软件开发环境软件开发环境.................................................................................................................. 13 4.1.1 IAR Embedded Workbench 介绍........................................................................ 13 4.1.2 IAR Embedded Workbench 开发步骤............................................................. 13 4.2软件开发设计软件开发设计.................................................................................................................. 19 4.3关键软件程序关键软件程序.................................................................................................................. 21 4.3.1初始化设置.......................................................................................................... 21 4.3.2中断服务程序...................................................................................................... 23 4.3.3 4.3.3 主处理程序主处理程序......................................................................................................... 24 结束语结束语.......................................................................... 31 参考文献参考文献 (30)1 1绪论1.1研究背景数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。

基于MSP430的数据采集装置设计与实现摘要本文介绍了以高性能，低功耗的16位msp430f5529单片机为核心，对室内温湿度数据采集功能的设计与实现。

本设计的硬件设计中，根据所设计功能需要，选取了的元器件不仅能满足设计需求而且具有较高的可靠性，同时还分别介绍了各个元器件的功能，特点和模块电路的设计。

软件设计部分，展示了本设计简单而又合理的思路，然而此部分主要分为三个部分：温湿度数据采集部分，温湿度数据的无线传输部分以及数据通过串口通信在PC机上的显示部分。

由于新型单总线数字温湿度传感器DHT11具有体积小，接口简单，响应速度快等优点，所以室内温湿度数据的采集部分采用DHT11来完成温湿度传感及数字模块采集；而YL-800IL具有低功耗、抗干扰能力强、低误码率等优点，因此数据无线传输部分采用了微功率扩频无线模块YL800IL来完成数据的扩频无线传输；而显示部分是通过简单的读取串口数据来实现的。

本系统具有数字式传感，无线通信等功能，体积小节约空间，功耗低，操作简单，十分适于推广，并且遵循了可靠性和稳定性的设计原则，因此，在实际应用中取得了良好的效果。

关键词：msp430；温湿度数据采集；扩频无线传输；AbstractThe paper describes a design of the system, with the high-performance low-power 16bit microcontroller msp430f5529 as the core to aqcuist the indoor temperature and humidity. In the hardware design of the system, selected components can not only meet the design requirements but also have high raliability depengding on the feature required. At the same time the paper introduces the function, the feature and module circuit of all components. The part of software design shows a simple and reasonable design thought, however, this part mainly can be divided into three parts: part of temperature and humidity data acquisition, wireless transmission of the temperature and humidity data and data displayed on PC by serial port communication. Because of the new type of single bus digital temperature and humidity sensor DHT11 has the advantages of small volume, simple interface and fast response, so the indoor temperature and humidity data acquisition part adopts DHT11 to complete and digital temperature and humidity sensor module acquisition; with low power consumption, strong anti-interference ability, low error rate etc, so the data wireless transmission part adopts the micropower YL800IL spread spectrum wireless module to complete the spread spectrum of wireless data transmission; And the display part is implemented through simplely read serial data. This system has a digital sensor, wireless communications, and other functions, saves the space of small size, low power consumption, simple operation, very suitable for promotion, and follow the design principle of the reliability and stability, therefore, has obtained the good effect in practical application.Key words: msp430; Temperature and humidity data acquisition; Spread spectrum wireless transmission;目录第1章绪论 (1)1.1论文选题的意义 (1)1.2国内外关于该课题的研究现状 (1)1.2.1传感器技术的发展 (1)1.2.2 单片机的发展 (2)1.2.3通信技术的发展 (2)1.3本文研究的主要内容 (3)第2章系统的总体设计 (3)2.1系统功能设计 (3)2.2系统设计原则 (4)2.3系统硬件设计的总体方案 (4)2.4系统各部分功能介绍 (5)2.4.1温湿度的采集 (5)2.4.2 数据的无线传输 (8)2.4.3 数据的分析处理 (11)2.4.4 数据的显示 (13)2.5本章小结 (13)第3章系统主要电路的设计 (14)3.1电源电路的设计 (14)3.2 DHT11数字温湿度传感器与单片机连接的电路设计 (17)3.3 YL-800IL扩频无线模块与单片机连接的电路设计 (17)3.4 串口通讯部分的电路设计 (18)3.5 其他电路的设计 (19)3.5.1 复位电路 (19)3.5.2 触控板电路 (20)3.6本章小结 (20)第4章系统软件的总体设计 (21)4.1软件设计概述 (21)4.2 系统的开发环境 (21)4.2.1 CCS开发环境 (21)4.2.2 Microsoft Visual C++6.0集成编程系统 (22)4.3 上位机通信 (23)4.4数据采集的软件设计 (24)4.5无线传输的软件设计 (25)4.6 本章小结 (26)第5章系统测试 (26)5.1系统实物图 (26)5.2 系统测试结果 (27)5.3 本章小结 (28)第6章总结与展望 (28)参考文献.............................................. 错误!未定义书签。

基于MSP430F169的多路电阻测量系统设计关键字：MSP430F169电阻测量双单片机0 引言在实际工作中，对于多路电阻进行测量，一般采用直接测量法人工操作进行，虽然这种方法很成熟，但所用的配套设备较多，测量数据手工纪录、人工计算，操作繁琐、效率较低，事后的数据处理及出具测量报告既费时又费力，易出现人为因素造成的错判、漏判等，难以保证测量质量，影响了科研、实验生产任务的顺利进行。

针对这些问题本文设计了一种基于MSP430单片机的电阻多路测量系统，系统采用2个MSP430F169单片机，利用该型号单片机自身集成的I2C通信模块实现双单片机系统。

使用双机结构的增强了系统的抗干扰能力和可靠性，提高了测量的精度的和稳定性。

该多路电阻测量系统具有结构简单、成本低廉、功耗低等特点，其测量范围为10μΩ～3 kΩ、测量精度为0.2％。

可用于科学研究和工程运用等领域，具有较强的实用价值。

系统的设计思想和方法也是对双单片机系统研究的有益的尝试，为后续的研究打下基础。

1 多路电阻测量系统简介1．1 MSP430单片机MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)推出的一种16位超低功耗单片机。

该系列单片机具有运算能力强，片内外设丰富，低电压，超低功耗，速度快，效率高等特点。

其电源电压采用1．8～3．6 V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅为0．1μA，活动模式耗电250μA／MIPS，I／O输入端口的最大漏电流仅为50 nA，单片机系统有一种活动模式和5种低功耗模式，并且各种模式间可以自由切换。

采用矢量中断，支持十多个中断源，并可任意嵌套，用中断请求将C唤醒只需6μs。

具备精简指令集合和较高的处理速度，大量的片内寄存器可以参加运算。

有丰富的I／O接口，支持JATG在线编程和调试。

其中，MSP430F169单片机集了64 KB的FLASH ROM和2 KB的RAM，在多数应用场合无需为处理器另外扩展ROM，也无需扩展RAM，片内具有双通道的串行数据接口(USART模块)，可以实现UART，SPI和I2C三种通信模式。

基于M SP430单片机的实时数据采集系统设计Data Real -time Collecting System Based on MSP 430Single Chip张小琴 祖 静 张 瑜(中北大学,山西太原030051)摘 要:介绍以M SP430F1612单片机为核心的实时数据采集系统。

传感器输出的模拟信号经过信号调理电路后输送给单片机,由单片机自带的12位AD 完成数据采集任务。

单片机US ART 串口,将数据传送给上位机(PC),上位机利用VB 软件将采集的数据以波形方式直观地显示。

该系统具有硬件电路简单、采集精度较高、实时显示等优点。

关键词:M SP430;数据采集;实时显示;VB1 系统硬件电路设计系统硬件框图如图1所示。

传感器输出的原始信号通过信号调理电路(整形,放大,滤波等)后输送到单片机,单片机的采集过程由软件控制进行,其与上位机的通讯是通过RS232串口实现,由于接口电平的不同,因此中间需要有接口电路来进行转换。

图1 系统硬件框图1 1 调理电路的设计由于传感器出来的信号一般都很弱,并且含有很多成分的干扰,因此在进入数据采集系统之前必须进行预处理,称之为信号调理。

本系统的信号调理模块主要包括整形放大和低通滤波(双二次)。

图2为信号放大电路图。

该放大电路应用同相阻抗匹配放大器,输入阻抗R i =R 1R 2R f ;电路增益:A =1+R fR 2其中R f 为可调电阻。

滤波电路采用正反馈双二次低通。

如图3所示系统的传递函数为:H (s )=k R 1R 2C 1C 2S 2+[1R 1C 1+1R 2C 1+(1-k )1R 2C 2]S +1R 1R 2C 1C 21 2 串口通信接口电路设计与计算机的通信采用串口异步通信,RS232协议的转换电平。

下面介绍一下RS232协议。

本系统采用MAX232芯片实现单片机与计算机接口的转换,其中在管脚C1+、C1-、C2+、C2-、V +和V -处分别放置0 1 F 的电容实现充电作用,以满足相应的充电泵的要求。