4057—浅论MSP430系列单片机在测试系统中的应用

4057—浅论MSP430系列单片机在测试系统中的应用

作者：赵刚 王丹

来源：《中国科技博览》2013年第31期

[摘要]目前我国对MSP430单片机测试系统的应用十分广泛，MSP430系列单片机相对于51系列单片机有着处理能力强、运算速度快、低功耗、节能等方面的优点。本文基于MSP430系列单片机主要特点，对MSP430系列单片机测试系统的工作原理进行了简要分析，同时基于单片机智能仪表也有相关研究重点。

[关键词]MSP430单片机智能仪表系统设计

中图分类号：TP18 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）31―0515―01

一、MSP430系列单片机应用现状和主要特点 1.MSP430单片机简介

MSP430单片机是由美国德州仪器公司推出的具有超低功耗、节能优点的16位混合信号处理器，此系列单片机依然是将不同功能的数字电路、模拟电路以及微处理器集成在同一芯片上，并依据实际应用情况和不同的用户需求，提供其微型处理器的解决方案。此类系列的单片机较多的应用于便携式仪器仪表的检测之中。 2.MSP430系列单片机的主要特点

2.1 超低功耗。在能耗方面，MSP430系列单片机的处理器功耗以及口线输入电流在其控制领域都是最低的，远远低于其他系列的产品。原因之一是超低能耗的体系结构极大的延长了电源寿命，对于精密测量的理想高性能模拟特性，16位RISC CPU为每一时间片处理的代码段容量提供新的性能，系统可编程flash存储品可以反复擦写和分块擦写对数据载入。采用基本时钟系统和数字振荡器时钟系统相结合的特殊设计方式。由系统时钟产生CPU以及各功能所需要的时钟，采用特定的指令对这些时钟信号进行打开与关闭的控制，这样可以有效的实现时钟系统对整个系统功耗的及时控制，并能及时反馈到系统之中，便于进一步快速有效的控制系统的运行。

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2.2 运算性能强大。MSP430单片机是一个16位的单片机，此系统采用了精简指令集结构，并且具有多于其他系列产品的寻址方式，简洁的内核指令和大量的模拟指令，丰富的寄存器和片内数据存储器，可进行多种运算，这些都为单片机提供了强大的数字运算处理性能，并且此类单片机具有高效的数字查表处理指令。在16位数据宽度和40ns的指令周期以及多种功能的硬件乘法器相结合的基础之下，实现了某些算法的数字信号处理，此种特点确保了高效率的源程序有效执行。 二、智能仪表特点

1.数据采集系统：主要由电压传感器、电流传感器、温度传感器、振动传感器和速度传感器等组成。采用零功耗磁敏传感器作为采集前端，工作时无须使用外加电源，且无触点。耐腐蚀，防水，寿命很长。

2采用MSP430系列单片机的MSP430F449作为数据处理芯片，性能优良，价格低廉。 3采集电路功耗很低，可采用两节1#R20*1.5V铁壳电池或CR123A*3V锂电池供电，电池寿命可在两年以上。

三、MSP430单片机智能仪表的硬件设计 3.1．单机片选型

TI公司的MSP430系列是一个超低功耗类型的单片机，特别适合于电池应用的场合或手持设备。该单片机在1.8V～3.6V电压、1MHZ的时钟条件下、耗电电流在0.1～400μA之间，含有7个I/O口，2个定时器、1个看门狗，内部集成2K的ROM和60K的RAM，可十万次重复编程；MSP430系列单片机均为工业级的产品，要在环境温度为-40摄氏度～+85摄氏度；而MSP430系列单片机的价格在几十元，这样就可以看它的性价比不错，足够满足系统开发的需求。

3.2电路硬件设计

1、电源电路MSP430F449单片机电压在1.8V～3.6V之间，工作电流在0.1～400μA之间。面内部模块分模拟流和数字电流两种电源电流。在图1锂电池就可以提供单片机两种电源，VCC接触锂电池分别对应单片面电源电压正端，模似器电源正端，数字电源参考点，模似电源负端，数字电源正端和A\\D转换器内部电源输出正端。

2、复位电路，如图1所示，单片机复位电路接在94处3、传感器电路经过试验，零功耗磁敏传感器可直接接到单片机的捕获端口TAO.当装在煤气表齿软轮上的小磁铁经过传感器的时候产生脉冲信。得用单片机来捕获信号。4晶振电路，图1中提供了高速和低速两个晶振电路，可能单片现内部的不同模块输出三种不同的频率的时钟。而对于实时时钟可能低速晶体产生频率较低的ACLK.

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3.3强大的数据采集和处理功能

1、根据数据采集的特点把非电量的运行参数转换为标准的电压，电流信号，通过零功耗磁敏传感器，它加作时无须外加电源，是一种新型微低仪表。而型号MSP430F149自带的A/D采样通道，转换为对的电机参数并且在屏幕上进行动态显示。

2、I/O系统：主要由各种容量的输出、输入继电器组成。负责执行CPU所出的控制指令，并驱动对应的执行机构进行动作。也能通过输入继电器，接受其它设备发出的控制信号。根据电机的故障类型，发出声光报警信号并实现电机的连锁保护控制，提醒操作人员处理；为仪表设计了6路DI和7路DO，如此丰富的开关量输入输出接品不仅能满足在皮带机组保护系统中的应用，在其它场全的应用中也可满足其它的要求，扩展功能十分强大。 2．智能仪表软件设计

软件分为初始化模块，定时器中断模块，信号采样模块，按键显示模块，数据处理模块，输出控制模块，参数读写模块，通信模块。系统软件的流程如图

结语：MSP430系列单片机技术成熟，应用广泛，利用MSP430强大的低功耗原理，设计出一种包括采集分析和处理电机的多种运行参数的智能仪表。MSP430系列单片机有很多型号，根据其不同领域的应用选择不同型号的组件；MSP430系列单片机通过内部提供的12bin的A/D转换器进行数据采集，使测试源的电路设计得到了进一步简化，同时更能提高测试精度、确保了测试结果的准确性，而且MSP430系列单片机还具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、无引线等特点，而该数据对捕捉采集数据的信号精准，电路和软件设计合理，具有很大的发展空间。 参考文献

[1] 张瑞杰，窦慧萍，张瑜，马铁华 《MSP430单片机在测试系统中的应用》 电子设计工程，2009.8

[2] 杨平，王威，《MSP430系列超低功率单片机及应用》 中国科技核心期刊，2008.27 [3] 沈建华，杨艳琴 《MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践》 北京航天科技，2008.2

[4] 艾玲 《基于MSP430单片机的数字式压力表的设计与实现》 东北大学，2004