四队和一队-二区队

本文以MSP430单片机为，主要对弱信号和显示系统进行设计， 显 MSP430程序设Inthispaper,basedonMSP430single puterasthecore,thismainlytoweaksignalacquisitionanddisplaysystemdesign,thehardwarewriteacquisitionsoftwareapplications.Thesystemhashighprecision,showstableandreliable,responsiveetc,canbeusedforsmalltoolsofweakacquisition.Thecurrentacquisitionanddisplaysystembasedon ethemethodtosolvetheproblemofallwalksoflifeamicroprocessor-basedsystemhasgreatpracticalityandflexibility,especiallysingle puteroftencanuselowercostwillbeabletosolveproblem,sogotagreatdevelopmentandapplication.Theresearchmethodofpaperistheoreticalysiswascarriedoutonthesubjectfirst,andthendrawcircuitprinciplediagramofthethesis,finallyyzethecircuitdiagram,writemainpartoftheprogram.Themaincontentofthisthesisareasthetopicbackground,significance,historytheintroductionofcomponentshardwaretheintroductionof: program第一章绪 研究背 课题研究意 历史与发 本主要研究内 第二章应变式传感器MSP430简 第三章硬件的整体设 电源模块设 显示模 第四章软件设 测量算 数字滤波算 标度变 程序设 主程序设 AD转换和LCD程序流 第五章编写程 编 LCD的编 SD16的编 第六章结束 第一章绪研究背角度利用MSP430系列单片机对物理弱信号进行因为MSP430具有处理能课题研究意弱信号方面，在高度关注信息的今天，弱信号在多个领域有着十分学方面可以帮助人的心脏跳动的信号，以便判断心脏的状况；在农业方面弱信号可以土壤中的湿度信号以便分析该土壤适合种植什么品种的作物；在消防方面弱信号可以温度信号，配合硬件电路发出火警警报。而在工业方面就是本文论述的重点，本文主要利用MSP430对弱信号进行，设计出精度灵敏的数显扭矩扳手，帮助生产出高精度的产品。所以弱信号具历史与发弱信号起始于20世纪50年代，由于1956年首先研究出来并用于统方法不能完成的任务，因而得到了初步认可。大约60年代后期，国外已经有成套的弱信号设备进入市场，此时的系统多属于系统。20世纪70年代中后期，微型机的动了系统的发展，在系统中， 此得到了很快的发展。70年代以后，弱信号系统逐渐发展分成两类，一类是系统，另一类是工业现场系统。20世纪80年代，计算机的普及应用使弱信号系统得到了极大的发展该阶段的系统主要有两类，一类以仪器仪表和、通用接口总线和计算机等构成，另一类以弱信号卡、标准总线和计算机构成。2080模集成电路的组合使得弱信号系统发生了极大的变化，使用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大增强。[1]20就是年代至今，弱信号技术已经在各个领域得到广泛的应用。该阶段弱信号CRT和FPD电致发光（EL），ELOLEDOLE本主要研究内本文主要内容为基于MSP430的应变式传感器信号、显示系统设计和软第二章变式传感器MSP430简自从1954年Jakson应用铜镍合金箔制成箔式应变计以来传感器领域电阻应变式传感器的原电阻应变式传感器的优应变式传感器具有很多优点：11-2微应变；21%；3、体积小、重量轻。4、测量范围大，可从弹性变形一直测至塑性变形（1-2%），20%；5、不仅可以用来测量静1000℃“g”；电阻应变式传感器的结2—1接在一起：四是引线，它用来联结测量导线。1b宽，lxb式中σEMSP430要求，产生了一种将处理器、器、I/O接口电路、总线都集成在一块芯MSP430MSP430系列单片机产品德州仪器公司（TI）MSP43016（MixedSignalProcessor）,主要是其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个上，集多种领先技术于一体，以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG新一代单片机的概念，给人耳目一新之感。TIMSP430全，可以实现多种功能满足用户可的应用需求。总的来说，MSP430LCDLCDLCDMSP430X1XXMSP430X2XXLCDMSP430X3XXMSP430X4XXMSP430X4XXMSP430x1xx闪体，并增加段LCD驱动器的功能，片上外设资源和msp430x3xx系列一样MSP430X4XXMSP430X4XX系列单片机MSP430X4XX系列单片机包含CPU、程序器（ROM、OTP、FLASHROM）、数据基本定时器（BasicTimer）、16位定时器（Timer_A及Timer_B）、ADC转换器、I/OMSP430系列单片机特MSP430MSP430但都有以下特点：超低万条指令数），I/O50nA，远低于其他系列单片机。MSP430令的控制下开启或关闭，从而可以降低整体功耗。另外，MSP430总体而言，MSP43010强大的处理MSP430系列单片机是16位单片机，采用了目前流行的、颇受学术界好评的精简指令集（RISC）结构，1个时钟周期可以执行1条指令（传统的MCS51单片机要12时钟周期才可以执行1条指令），使MSP4308MHz晶振工作时，指令速度可达8MIPS（注意：同样8MIPS的指令速度，在运算能力上16位处理器比82）。[4]高性能模拟技术及丰富的片上模MSP430TI的片内外设。根据型号分别组合了以下功能模块：10/12/16ADC、12ADC、比较器、LCD驱动器、电源电压（SVS）、串行通信（UART、I²C、SPI）、红外线控制器（IrDA）、硬件乘法器（MPY）、DMA（DMAC）、温度传感器、看门狗计时器（WDT）A（Timer_A）B（Timer_B）、端口1~8（P1~P8）、基本定时器（BasicTimer）、实时时钟模块（RTC）、运算放大器（OA）以及扫描接口（ScanIF）等。MSP430系统工作稳CPUCPUMCLKMSP43040+85℃，运行稳定，方便高效的开发环MSP4304OPTFLASHROMEPROMFLASHFLASHJTAG调试接口，和可电擦写的FLASH型器，因此采用先通过JTAG接口程序到FLASH内，再由JTAG接口控制程序运行，片内CPU状态以及器内容JTAGFlashJTAG第三章件的整体设、本文将软件和显示系统与其他模块结合设计出一个数显的扭矩扳手给人以mVMSP430X4XXMSP430F42X128LCD驱动模块，而且具有三个内部带3216位Σ-ΔADC，同时MSP430F42X3-1、信号滤信号滤电源模按键模模图3- 模电源模块设3VMSP430F425池供电，因而采用DC_DC供电，电路如图3-2所示。 53I LX1

1BL8503-图3- CE8301DC/DCPFM极低的静态功耗（Iq=3.0uA）可大大提高电池。BL8503优秀的负载突变瞬态响应特性和温度特性，可确保和电源系统的稳定性。 模块设负责工作的模块为MSP430的SD16模块，SD16模块中包含的主要寄存SD16xSD16CCTLx（x=0，1，2），xSD16PREx（x=0，1，2），SD16IV，xSD16MEMx（x=0，1，2）3-3图3- SD16（1）16Σ（2）3路独立的、可同时的ADC通道8软件可选的内部参考电压发生器UVcc

工作应变片的灵敏系数，ξ为应变值。传感器的输出通常由仪表放大器加以放(ADC)MCU过MSP430F42x中集成带有差动输入的16位Σ-ΔADC（sd16）和增益高达32的可编程增益放大器(PGA)，实现了单的扭矩系统，电路如图3-4。3 5857

C8 C8 CY1 123456789P2.243 42 41 39383736 RESET5911/TLP1.0/TA0 29 30 31 32图3中给出的是用R18R22组成的外部电阻分压器分压来提供参考电压。R18与R22的分压比R18/R22的选取是使生成的参考电压保持在允许的VREF范围内的VREFSD162VFSR2 PGA，VREF越小，分辨率越高。当内部PGA(可编程放大器)放GAIN=32V+、VSD16A0扭矩传感器的激励Senor+、Senor-和分压器由相压的电源Vcc供电，VCCSD16VCC池使用中的改变而产生差别。Vcc通过开关管Q1由MSP430f425的端口引脚P2.3控制，这样，在非期间或在扭矩板手工作于待机状态的情况下，显示模MSP430MCULCDLCD。(1)（2）自动产生所需 信号（3）4显示缓存器可作为一般器用ACLK经 Timer产生频率出控制模拟电压多路器时序发生器液晶驱动有4种方法：STATIC（静态），3MUX4MUX4MUX方式有4个公共极，能够用显示缓存器的位4、5、6、7和位0、1、2、3来段信息。所有8段的每一句话都装在同一内存的字节。4mux是最简单的的JLS11127PW作为本系统的显示器件，该LCD的15个脚与MSP430连接方式如 3出来供给液晶块的电压符合要求。（2）频率的设置。中液晶的驱动频率FCLK来自ACLK在XTIN和XTOUT之间接上振荡频率为32KHz的晶振，Fclk可以根据需要选为1024Hz、512Hz、256Hz、128Hz等。由FRFQ0和FRFQ1的设置可以满足不同液晶对频率的要求，其中Flcd=2*MUX（rate）*F（framing）P2RP1/TCLKP13/SVSOUT/SP1P1P1 DVcc A00 DVcc A00 A00 A10 A10 A20 A20XXOUVREP22/SS0S1S2S3S4P1 P1 P1 P2 P2 R3 R2 R1 R0 COM 39 COM 38 COM 37 COM 36 S2 S2 S2 MSP430F427LCDC123456789模块还支持通用异步协议（UART协议）和同步协议（SPI协议），本设计是基于UART协议利用Silicon高精度的USB－UART桥接器CP2102将MSP430UART0USB3-6。CP2102包括一个USB2.0全速功能控制器，USB收发器，振荡器和带5mmX5mmMLP-28ICCP2102为MSP430F425USB串CP2102TXDRXDURXD0UTXD0（注意交叉连接282726282726 TX 2322121236 754NC4322134NC812134NC81911 NCNC图3- 第四章件设 使用IAR公司的集成调试环境EmbeddedWorkbenchIde6.3，C测量算在整个系统中，模拟量经A／D转换器转换成数字量送入到单片机中，然后数字滤波算（3）（4）数字滤波的方法有很多，例如：数字平均值滤波、平均值滤波、滑算术平均值滤波是要寻找一个Y，使YX(K)(K=1~N)之间误差的平 KE=min[∑e2]=min[∑(Y− K

N1Y ∑ N这时满足式(1),式(2)就是算术平均值滤波的算法设第二次测量的测量值包含信号成分s，和噪声成分n。，进行N的信号成分之和为N∑Si=N∙ Ni√∑n2=√N∙ i上式s、nN这样对NN∙ √N∙n=√N∙ 式中S／n√倍。由式(5)N。当Ny小；当N加力的速度也不同这样对于的频率有一定的要求这里N=5。标度变系统测量模拟信号然后被转换成数字量然后转换为操作人员熟悉工作。A/D和A/D转换得到这些参数，这些参数的数字与尺寸值原来是不的，它对应的(Ymax−Ymin)(X−Y

−

+ 式中：Yx是测量范围最大值；n是测量范围最小值；Nx是x对应的A／Dn是n对应的A／D；XY对应的A／D程序设主程序设4-10000H调AD调AD否是ADAD转换结果是是否更新RAMAD转换值的地址LCD图4- AD转换和LCD程序流4-2，LCD4-3初始化显示和AD启动启动开始开始AD图4- 定义内部定义内部RC图4- 第五章写程编MSP430存系统信息、LCD、SD16保存系统信息的编void{unsignedcharreg1,reg2,i;unsignedint*flashp;flashp=(unsignedint*)0x1080; whilewhile(FCT