基于MSP430F169的多路電阻測量系統設計
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2．2 放大電路設計
為了保證測量的穩定性，同時(shí)考慮到通過(guò)單片機控制的放大器的增益實(shí)現量程的轉變，因而本系統采用TI公司的增益可編程儀表放大器PGA204，該放大器最大的特點(diǎn)是通過(guò)編程可以實(shí)現1，10，100，1 000的可選擇增益，具有很高的共模抑制比(115 dB，G=1 000時(shí))，其輸入偏置電壓最大為50μV，最大偏置電流為2 nA，芯片功耗低，放大器工作電壓為僅±4．5 V，不工作時(shí)的電流僅為5 mA。增益控制很靈活，芯片的管腳A0和管腳A1控制放大器增益，與從機的I／O相連。通過(guò)在管腳A0和管腳A1輸入對應的高電平或者低電平即可獲得相應的增益?？删幊谭糯笃髟鲆?，實(shí)現了測量量程的轉換。每一路放大電路的硬件連接如圖2(b)所示。
2．3 跟隨器電路設計
為了保證恒流源的穩定，在放大電路之后連接跟隨器電路，跟隨器電路選擇TI公司的高速精密運算放大器OPA602來(lái)實(shí)現，該放大器的精度較高，偏置電流僅為1 pA。具體硬件電路如圖2(c)所示。
恒流源電路由電流源電路、放大器電路和跟隨器電路組成。該恒流源所提供的電流與放大電路的增益G相關(guān)，系統選用模擬AVcc為參考電源，大小為3 V，放大電路G增益為1時(shí)，系統測量的最大電阻為3 kΩ。該恒流源電路具有結構簡(jiǎn)單，精度高，穩定性強，功耗低的特點(diǎn)。
3 雙單片機協(xié)同工作
3．1 I2C總線(xiàn)
I2C總線(xiàn)是由Philips公司開(kāi)發(fā)的用于內部控制的簡(jiǎn)單雙向兩線(xiàn)串行總線(xiàn)，該總線(xiàn)具有協(xié)議完善、支持芯片多、占有I／O口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)。I2C總線(xiàn)是由串行數據總線(xiàn)(SDA)和串行時(shí)鐘總線(xiàn)(SCL)組成，一個(gè)用來(lái)傳輸數據，另一個(gè)用來(lái)控制數據傳輸時(shí)鐘。該總線(xiàn)標準模式速度為100 Kb／s，快速模式速度可以達到400 Kb／s，高速模式可達3．4 Mb／s，I2C能在最大總線(xiàn)負載下實(shí)現100 Kb／s的速率運行，且器件連接的個(gè)數只受最大400 pF的電容限制。數據在I2C總線(xiàn)上的通行過(guò)程如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/194357.htm
SDA和SCL是通過(guò)一個(gè)上拉電阻與正電源連接的雙向信號線(xiàn)。當總線(xiàn)空閑時(shí)，這兩條信號線(xiàn)都保持高電平。當SCL線(xiàn)處于高電平、SDA線(xiàn)從高電平向低電平跳變時(shí)為起始信號；當SCL線(xiàn)處于高電平、SDA線(xiàn)從低電平向高電平跳變時(shí)為停止信號。起始條件和停止條件之間為通信傳輸的過(guò)程。
3．2 單片機的拓撲結構
由于MSP430F169單片機的串行通信模塊USART0可以設置成I2C模式進(jìn)行工作。在多路電阻測量系統中，主機和從機通過(guò)各自的串行通信模塊USART0進(jìn)行I2C主／從雙向通信，主機和從機都能夠接收和發(fā)送數據，但總線(xiàn)的時(shí)鐘信號SCL、起始信號、終止信號都由主機產(chǎn)生。I2C總線(xiàn)在實(shí)現時(shí)，只需將主機和從機的管腳P3．1(SDA)和管腳P3．3(SCL)相連，并將管腳設置成I2C模式，同時(shí)I2C總線(xiàn)必須通過(guò)兩個(gè)電阻分別將總線(xiàn)的SDL和S拉高。單片機的拓撲圖如圖4所示。
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