單片機的存儲器數據繪圖設計

本文提出了一種從存儲器導出數據，并運用MATLAB進(jìn)行數據進(jìn)制轉換、繪圖的方法，繪制的圖形能很好地復現模擬信號源信號，對單片機調試分析具有一定幫助。

1 理論分析

A/D轉換器是連接模擬信號與數字信號的橋梁，現有單片機芯片通常都內置有ADC模塊，A/D采樣值通常以字節的形式存儲在片內存儲器中。對RAM或Flash中的A/D采樣數據繪圖，調試過(guò)程中先在存儲結束處設置斷點(diǎn)，然后把存儲的數據以記事本形式導出到PC，設計MATLAB軟件將記事本中的十六進(jìn)制數據轉換為十進(jìn)制處理，最后繪圖。將繪制圖形和示波器測試模擬源圖形進(jìn)行比較，檢驗繪制的圖形能否準確地復現原始信號。

2 系統硬件設計

系統結構框圖如圖1所示。整個(gè)系統以MSP430單片機為核心進(jìn)行設計，該方法對其他16位單片機具有通用性。系統由片內A/D轉換器進(jìn)行采樣并存儲到RAM區，然后設置調試斷點(diǎn)，借助IAR調試平臺將數據以字節形式存儲至PC，經(jīng)過(guò)MATLAB轉換成十進(jìn)制數據，繪圖分析，并與示波器測量的模擬信號源的波形進(jìn)行比較。

圖1 系統結構框圖

本系統采用TI公司的單片機MSP430F5438作為本系統的核心，其特點(diǎn)如下：

◆精簡(jiǎn)指令集CPU內核。

◆12位的片上SAR ADC，可編程轉換速率最高為200 kbps。

◆16 KB內部數據RAM和256 KB Flash存儲器。

◆3個(gè)帶比較捕獲功能的16位計數器、SPI及4個(gè)通用串行通信接口。

◆功耗低，活動(dòng)模式下達165μA@8 MHz，多種節電休眠和停機方式。

3 系統軟件設計

3.1 A/D采樣存儲程序

本系統選用A/D模塊設置查詢(xún)工作方式，采樣率配置為4 ksps，轉換分辨率為12位，內部參考電壓為2.5 V。由于工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境惡劣，采集到的信號沒(méi)經(jīng)過(guò)處理往往不能直接用，因此對采集到的A/D值進(jìn)行均值濾波處理，防止采樣值抖動(dòng)。采樣值每16個(gè)值作均值處理，存儲至RAM區起始地址為3000H的區域。存儲157個(gè)數，數據存儲完畢后轉入其他數字信號處理流程。A/D采樣存儲程序流程如圖2所示。

圖2 A/D采樣存儲程序流程