基于MSP430的低功耗儀表系統設計

1 引言

　　在科學(xué)技術(shù)與社會(huì )生產(chǎn)高度發(fā)達的今天,智能測試儀器與儀器儀表系統發(fā)展迅速,被測對象的跨度既廣泛又具有多樣性。計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展使儀器儀表的發(fā)展上了一個(gè)新臺階,傳統的檢測設備被智能化儀器所取代。智能化儀表的兩個(gè)主要的發(fā)展方向是大型自動(dòng)測試系統和便攜式低功耗智能儀表,功率問(wèn)題也就成為電路設計所需考慮的重要因素之一。在本文中,我將提出一種基于MSP430的通用型低功耗儀表系統的設計方案。該低功耗系統與不同的傳感器相結合,能夠實(shí)現數據的采集與處理,并具備鍵盤(pán)輸入與LCD顯示功能,能適合各種工作場(chǎng)合。

2 低功耗儀表系統硬件設計

　　2.1硬件系統總體設計

　　本儀表系中選用的是MSP430芯片。MSP430系列是一款具有精簡(jiǎn)指令集的16位超低功耗混合型單片機。它包含馮諾依曼結構尋址方式（MAB）和數據存儲方式（MDB）的靈活時(shí)鐘系統,由于含有一個(gè)標準的地址映射和數字模擬外圍接口的CPU,MSP430為混合信號應用需求提供了解決方案。

　　MSP430系列的主要特征有:超低能耗的體系結構大大延長(cháng)了電池壽命;適用于精密測量的理想高性能模擬特性;16位RISC CPU為每一時(shí)間片處理的代碼段容量提供新的特性,系統可編程的Flash存儲器可以反復擦寫(xiě)代碼、分塊擦寫(xiě)和數據載入。圖3-1給出了電能表的硬件框圖:

圖1 系統硬件框圖

　　圖1中的硬件按功能可分為數據采集、放大與濾波、單片機、鍵盤(pán)、LCD顯示、時(shí)鐘電路、數據存儲、DAC、報警、看門(mén)狗電路、RS485通信和電源管理等功能模塊。

　　2.2 模塊設計

　　2.2.1電源模塊設計

　　在整個(gè)系統中,我用到了±5V、±12V, 2.5V, 3V。對于±5V和±12V這兩組電壓是采用專(zhuān)門(mén)的電源模塊來(lái)供電的。由于MSP430型單片機是低功耗的單片機,采用3V供電,要用專(zhuān)用的電源模塊來(lái)對單片機進(jìn)行供電。單片機的供電模塊是德州儀器公司的TPS76301,這個(gè)電源模塊是表面貼片式的,輸出電壓連續可調,可以輸出1.6-5.0V的電壓。只有5個(gè)管腳。它可以提供l50mA的電流,輸出電壓的應用電路如圖2所示。

圖2 TPS76301的應用電路