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基于MSP430F149單片機的光電編碼器位置檢測系統設計
作者：
時(shí)間：2011-01-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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3、系統硬件組成
3.1 、主控芯片及外圍電路
主控芯片我們采用MSP430F149單片機，它具有處理能力強，運行速度快，功耗低等特點(diǎn)； 整個(gè)系統采用3.3V供電，本設計電源部分采用TI公司的TPS76033芯片實(shí)現，該芯片能很好的滿(mǎn)足系統的要求，另外TPS76033芯片的封裝很小，又能節約PCB板面積。
復位電路采用MAX809STR芯片，復位電路可以采用R-C復位電路，但是使用復位芯要比使用R-C復位電路的可靠性高，因此我們就采用MAX809STR芯片來(lái)實(shí)現系統的復位。
數顯電路采用LED顯示方式，MSP430具有豐富的I/O口資源，采用并行方式與LED連接非常方便，這種方式既能滿(mǎn)足現場(chǎng)的要求，又可以降低系統成本。在單片機與數碼顯示連接時(shí)選擇P4.0～P4.7引腳用來(lái)輸出顯示數據，P2.1,P2.2,P2.3，P2.4引腳用來(lái)控制數碼管的選通狀態(tài)。
3.2 、16位計數器
本次設計采用MSP430F149提供的計數器對倍頻后的XA,XB信號進(jìn)行計數。MSP430F149提供了兩個(gè)16位的計數器，分別是Timer_A,Timer_B，這是兩個(gè)用途非常廣泛的16位計數器，在設計中使用Timer_A計數器進(jìn)行計數，將XA和XB兩個(gè)信號相或后與Timer_A相連，即XA和XB相或后與P1.0引腳相連。無(wú)論電機正轉還是反轉，計數器引腳上都有脈沖信號，都可進(jìn)行計數。為了判斷電機的旋轉，使用計數器的捕獲模塊對XA和XB信號進(jìn)行方向判斷，Timer_A計數器中提供有3個(gè)捕獲模塊，均可以滿(mǎn)足系統的需要。編碼器四倍頻電路輸出的XA信號與捕獲模塊1相連，XB與捕獲模塊2相連，即XA信號同時(shí)與P1.2引腳相連，XB信號同時(shí)與P1.3引腳相連。捕獲模塊捕獲XA和XB信號的上升沿，通過(guò)程序的判斷就可以判斷出電機的旋轉方向。
3.3、 串行模塊
MSP430單片機使用RS-485協(xié)議與上位機進(jìn)行通訊， RS-485改進(jìn)了RS-232的缺點(diǎn)，傳輸速率可達到10MB/S,傳輸距離達1200米。由于MSP430輸出的是TTL電平，而RS-485串口卡是485電平，因此需進(jìn)行電平轉換。本系統采用MAX485芯片實(shí)現TTL電平與485電平之間的轉換。硬件連接使用USART0串口，即連接時(shí)使用P3.4,P3.5引腳與MAX485的相應引腳相連。
4、系統軟件實(shí)現
系統采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設計，大大提高了開(kāi)發(fā)調試的工作效率。整個(gè)系統程序包括主程序，鑒相計數程序，顯示子程序，串行通訊程序幾個(gè)模塊組成。程序流程圖見(jiàn)圖５。
主程序主要包括系統的初始化：對串口，計數器等硬件的初始化：計數值的讀取、處理、計算：調用顯示子程序，用于數據的顯示。
鑒相計數程序主要用于電機方向的判斷和計數脈沖值的處理。系統中電機方向的判斷是靠計數器中的捕獲模塊捕獲XA,XB信號來(lái)實(shí)現的。在程序中，設計一個(gè)寄存器保存電機的方向，當電機正轉時(shí)，捕獲模塊捕獲XA信號有效，在中斷服務(wù)程序中將電機方向設為正轉標志。反之亦然，當電機反轉時(shí)，捕獲XB有效，將電機方向設為反轉標志。在主程序中只需根據寄存器的值，就可知道電機的旋轉方向。為了防止計數器中正轉，反轉的計數值發(fā)生混亂，每次捕獲發(fā)生時(shí)，在中斷服務(wù)程序中都將計數器清零，重新計數，保證了電機換向后數據的準確性。
串行通訊模塊用于實(shí)現上位PC機與單片機之間的數據傳送。單片機可根據上位機的需要，將處理后的計數值上傳給上位機，用于統計，打印等。系統采用中斷方式進(jìn)行數據傳遞，在接受中斷服務(wù)程序中得到接受的上位機指令后，單片機就可將計數脈沖值，電機旋轉方向等數據通過(guò)發(fā)送端口向上位機發(fā)送。串行通訊采用中斷方式可大大節省CPU資源，從而保證了系統的高速度，高可靠性。
5、本文創(chuàng )新點(diǎn)
本文充分利用MSP430單片機軟硬件的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了外圍模塊的設計，大大提升了系統的可靠性和穩定性。本設計系統在實(shí)際自動(dòng)控制領(lǐng)域的運行中，系統工作穩定，收到了良好的效果，具有很好的實(shí)用價(jià)值。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151133.htm
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