49智能仪表设计.PDF

基于MSP430F149的智能仪表的设计 黄 琦，等 基于MSP430F149的智能仪表的设计 DesignofIntelligentInstrumentBasedonMSP430F149 长 琦 王丈海 (浙江大学控制科学与工程学系，杭州 310027) 摘 要:介绍了智能仪表的定义和工作原理。研究了16位混合信号处理器MSP430F149的体系结构，提出了一种基于MSP430F149 的智能仪表的设计方案，具体阐述了该智能仪表的前向通道、后向通道、抗干扰电路等硬件设计和系统中的主程序、各功能模块的软 件设计。该仪表具有功能强、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，根据不同的需求可以应用于多种工业控制现场中。 关键词:智能仪表 外部设备 牛顿迭代法 PID控制 中图分类号:TP18 文献标识码:A Abstract:Thedefinitionandoperationalprincipleofintelligentinstrumentarepresented.Thearchitectureof16-bithybridsignalprocessor MSP430F149isstudied.AdesignstrategyofintelligentinstrumentbasedonMSP430F149isproposed.Thehardwaredesignofitsforward channel,backwardchannel,andanti-interferencecircuitaswellasthesoftwaredesignofmainprogram,andfunctionalblocksaredescribed concretely.Theinstrumentfeaturespowerfulfunctions,simplestructure,highreliabilityandanti-interferencecapability.Basedondifferentre- quirements,itcanbeusedinvariousindustrialcontrolfields. Keywords:IntelligentinstrumentPeripheralequipmentNewtoninterpolation PIDcontrol 0 引言 1 MSP430F149单片机 随着微电子技术的不断发展，产生了集CPU、存 MSP430F149是一种新型的混合信号处理器，采用 储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前 了美国德州仪器(TexasInstruments)公司必威体育精装版低功耗 置放大器甚至A/D,D/A转换器等电路于一块芯片 技术(工作电流为0.1一400pA)，它将大量的外围模 上的超大规模集成电路芯片(即单片机)。以单片机 块整合到片内，特别适合于开发和设计单片系统。 为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起， MSP430F149单片机主要具有如下特点: 又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智 ① 低电压、超低功耗。工作电压3.3V，等待方式 能仪器。 下工作电流为1.3wA，在RAM保持关闭工作方式下 智能仪器的工作原理是传感器拾取被测参量的信 工作电流仅为0.巧RAo 息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送人多路模拟 ② 具有12位的模数转换器(ADC12)，可以得到 开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信 很高的精度，并且省去了使用专门的模数转换器给设 号逐一送人程控增益放大器，放大后的信号经A/D转 计电路板带来的麻烦。 换器转换成相应的脉冲信号后送人单片机中;单片机 ③ 拥有大容量的存储空间。存储器方面包括多 根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理 达60kFlashROM和2kRAM，如此数量的存储空间 (如非线性校正等);运算的结果被转换为相应的数据 完全可以满足程序及数据的需要。 进行显示和打