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论文范文基于MSP430单片机的数据采集器的研究与开发。

论文类型:论文范文
论文字数:
论点:模块,设计,芯片
论文概述:

LXI 总线技术是伴随着测试领域新的需求产生的,是仪器领域中又一个新的发展方向,是下一代新型仪器平台的主体。基于此,研究 LXI 仪器具有其重大意义。

论文正文:

第一章导言

数据采集系统一般包括信号输入、信号调理电路、信号采集和信号处理。此外,对于高速数据采集系统,还应该有一个高速数据缓存模块。本设计采用钛公司的MSP430X芯片作为主控芯片。由于MSP430系列芯片内部资源丰富,该系列芯片内置的模数为12位和16位,可达到12位技术指标分辨率。因此,本设计采用该系列芯片的内置ad模块进行数据采集。由于MSP430单片机模数转换模块的基准电压为2.5V,本设计的技术指标为一端输入0~5V。为了达到满量程,需要降低信号,增益为0.5,因此使用运算放大器。单片机内置的模数转换器用于数据采集。前端只需要设计一个信号调理电路。该设计可以同时采集12个信号。为了实现符合LXI标准的丙类仪器,还应该有局域网接口。为了冲洗、控制和传输网络数据,必须有网卡控制芯片。实现的网络传输速率为10m/s。在该设计中,静态随机存取存储器被用作高速数据的高速缓存。然而,由于单片机的输入输出资源有限,采用可编程逻辑器件扩展输入输出端口,模拟产生先进先出控制逻辑,实现高速数据访问。电源模块需要3种电压,其中5V和-5V用于为运算放大器供电,其他主芯片供电3.3V。为了提供这三种电压,首先获得稳定的5V电压,然后负压芯片产生-5V电压,而通过稳压芯片从5V电压直接获得3.3V电压。综上所述,本设计必须包括以下几个部分:电源模块、可编程逻辑器件、静态随机存取存储器、信号输入、信号调理电路、嵌入式控制平台、网卡控制、隔离和局域网接口。MSP430系列单片机是ti公司于2000年底推出的16位简化指令系列单片机。该系列是一组超低功耗的微控制器,电源电压范围为1.8~3.6V..考虑到本设计具有功耗低、功能多、程序相对较大以及对响应速度有一定要求的特点,选择MSP430F5438。该型号的主要特点是可用的83个输入输出端口、高达32兆赫的高速晶体振荡器、256千字节闪存和16千字节静态随机存储器、12位模数转换器12A模块4.5 IS61LV25616AL模块电路设计.............................................33的16个通道。完全可以满足要求。芯片内部资源非常丰富,每个独立的输入输出接口都可以作为字节长度端口和字长端口访问。P1/P2、P3/P4、P5/P6、P7/P8等港口对。统称为PA、PB、PC、PD等。当通过字节操作读取或写入功率放大器端口的低位字节时,高位字节保持不变。同样,当使用字节指令写入功率放大器端口高字节时,低字节保持不变,4.6 CS8900A模块电路设计............................34。MSP430F5438的模数转换器(AD)模块被称为模数转换器12A,支持高速12位模数转换。采样率可达200 ksa/s以上,可通过16位转换控制缓冲器转换和存储16个独立的模数转换器信号,无需中央处理器干预。该模块使用“模拟输入多路复用器”选择输入模拟信号,因此这16个信号不能同时采样,但可以按顺序采样。在序列采样期间,为了减少来自输入端的直接干扰输入,输入多路复用器采用“先断开后闭合”的模式。

第三章LXI数据采集器的设计方案................................17

3.1 LXI数据采集器的总体框架设计.........................................17

3.2硬件资源概述........................................................18

第四章仪器硬件平台的设计与实现..........................................27

4.1电源模块电路设计...............................................27

4.2信号调理模块的电路设计...............................................28

4.3 MSP430F5438模块电路设计.............................................29

4.4 EPM240T100模块电路设计.........................................30

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第五章LXI数据采集软件系统的设计与实现……39

5.1移植TCP/IP协议栈.................................................40

5.2嵌入式系统网络服务器的设计与实现.............................................41

摘要

本文第一章介绍了总线的发展、LXI总线技术的产生、数据采集的意义以及国内外的研究现状。第二章主要包括两个部分。首先,简要总结了LXI规范的关键技术,为以下内容铺平了道路。然后,介绍了数据采集的定义和主要技术指标。第三章根据LXI规范对系统进行了设计,详细讨论了所用主要芯片的特点以及如何选择芯片。第四章详细分析了该系统的硬件电路。第五章是本设计的核心。对软件系统进行了分层分析,包括底层的TCP/IP协议、网卡芯片的驱动程序、仪器功能的实现以及上层网络服务器、SCPI解释器和LXI模块之间的通信。当然,本文仍有一些不足之处。LXI规范要求的UDP协议和DHCP协议还没有完全实现,其中UDP协议保留了相应的功能接口,应该不难实现。LXI模块之间的通信也保留了相应的功能接口。尽管如此,该系统仍能满足LXI仪器的基本要求,即通过浏览器访问LXI仪器网页,通过网页配置仪器和控制仪器,并解释SCPI指令。在设计过程中遇到了各种各样的问题,但只要我们坚持下去,问题最终会得到解决。我希望每个人都坚持下去,不管将来遇到什么问题。

参考

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